RU2652722C1 - Data processing for super-resolution - Google Patents
Data processing for super-resolution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652722C1 RU2652722C1 RU2017115447A RU2017115447A RU2652722C1 RU 2652722 C1 RU2652722 C1 RU 2652722C1 RU 2017115447 A RU2017115447 A RU 2017115447A RU 2017115447 A RU2017115447 A RU 2017115447A RU 2652722 C1 RU2652722 C1 RU 2652722C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sets
- low
- resolution
- pixel
- image
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 51
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 20
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 14
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 37
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 29
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 14
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 14
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012015 optical character recognition Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 2
- PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 16-Epiaffinine Natural products C1C(C2=CC=CC=C2N2)=C2C(=O)CC2C(=CC)CN(C)C1C2CO PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000002939 conjugate gradient method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
- G06T3/4053—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting based on super-resolution, i.e. the output image resolution being higher than the sensor resolution
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/70—Denoising; Smoothing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/80—Geometric correction
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/40—Analysis of texture
- G06T7/41—Analysis of texture based on statistical description of texture
- G06T7/44—Analysis of texture based on statistical description of texture using image operators, e.g. filters, edge density metrics or local histograms
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/30—Noise filtering
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/32—Normalisation of the pattern dimensions
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/20—Special algorithmic details
- G06T2207/20172—Image enhancement details
- G06T2207/20182—Noise reduction or smoothing in the temporal domain; Spatio-temporal filtering
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30168—Image quality inspection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Probability & Statistics with Applications (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
Description
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
[0001] Настоящее изобретение относится к области цифровой обработки изображений и видео, в частности к устройству и способу для обработки данных для сверхразрешения, и предназначено для улучшения качества изображений и видео посредством улучшения разрешения, которое также называется получением сверхразрешения изображений и видео.[0001] The present invention relates to the field of digital image and video processing, in particular to an apparatus and method for processing super resolution data, and is intended to improve the quality of images and video by improving resolution, which is also called super resolution of images and video.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИDESCRIPTION OF THE PRIOR ART
[0002] Традиционные технологии для повышения качества изображений и видео имеют следующие недостатки. Итерационные подходы являются чрезмерно медленными и имеют высокую сложность из-за высоких вычислительных затрат. Неитеративные подходы не учитывают дробные смещения пикселей, что приводит к снижению качества получаемых изображений. В конвейерных подходах происходит потеря данных изображения и может ухудшаться направленность текстуры мелких деталей. Отсутствует компромисс между шумоподавлением (NR) и сверхразрешением (SR).[0002] Traditional technologies for improving image and video quality have the following disadvantages. Iterative approaches are excessively slow and have high complexity due to high computational costs. Non-iterative approaches do not take into account fractional displacements of pixels, which leads to a decrease in the quality of the resulting images. In pipelined approaches, image data is lost and the directivity of the texture of small parts may deteriorate. There is no compromise between noise reduction (NR) and super resolution (SR).
[0003] Существуют различные технологии для повышения качества изображений и видео. Одна из технологий описана в публикации патентной заявки US 20130064474 A1, опубликованной 14.03.2013 и озаглавленной «Вычисление изображений с более высоким разрешением из множественных изображений с более низким разрешением». Проблема сверхразрешения с формулировкой, использующей апостериорный максимум, решается с использованием метода нелинейной итеративной оптимизации методом сопряженных градиентов. Однако использование итераций приводит к высоким вычислительным затратам.[0003] There are various technologies for improving the quality of images and videos. One technology is described in the publication of patent application US 20130064474 A1, published March 14, 2013 and entitled "Calculation of images with higher resolution from multiple images with lower resolution." The superresolution problem with a formulation using a posteriori maximum is solved using the nonlinear iterative optimization method using the conjugate gradient method. However, the use of iterations leads to high computational costs.
[0004] Другие технологии описаны в патенте США US 9282253 B2, опубликованном 08.03.2016 и озаглавленном «Система и способ интерполяции сверхразрешения на основе множества кадров для цифровых камер». Обеспечена система цифровой камеры, которая включает в себя модуль регистрации движения, генерирующий информацию о движении, модуль интерполяции, модуль вычисления весовых коэффициентов и модуль объединения весов. Система поддерживает ввод в формате Байера. Каждый входной кадр интерполируется независимо от других кадров. Однако субпиксельное (дробное) смещение между кадрами не используется при восстановлении деталей.[0004] Other technologies are described in US patent US 9282253 B2, published on 03/08/2016 and entitled "System and method for interpolation of super-resolution based on multiple frames for digital cameras." A digital camera system is provided, which includes a motion registration module generating motion information, an interpolation module, a weighting coefficient calculation module, and a weight combining module. The system supports Bayer input. Each input frame is interpolated independently of the other frames. However, subpixel (fractional) displacement between frames is not used when restoring parts.
[0005] Поскольку традиционные технологии для повышения качества изображений и видео имеют вышеупомянутые недостатки, необходим подход для повышения качества изображений и видео, который обеспечивает точное воспроизведение направленности текстуры, низкие вычислительные затраты и хороший компромисс между шумоподавлением и сверхразрешением. Настоящее изобретение предназначено для устранения, по меньшей мере, проблем и недостатков, описанных выше, и обеспечения, по меньшей мере, преимуществ, описанных далее.[0005] Since traditional technologies for improving the quality of images and videos have the above-mentioned disadvantages, an approach for improving the quality of images and videos is needed, which provides accurate reproduction of the directivity of the texture, low computational costs and a good compromise between noise reduction and super resolution. The present invention is intended to eliminate at least the problems and disadvantages described above, and to provide at least the advantages described below.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0006] Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа для обработки данных для сверхразрешения, которые улучшают качество изображений и видео без потери данных изображений и видео и обеспечивают низкие вычислительные затраты.[0006] It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for processing super-resolution data that improves image and video quality without losing image and video data and provides low computational costs.
[0007] Согласно одному аспекту изобретения обеспечено устройство для обработки данных для сверхразрешения, содержащее: блок оценки смещения, выполненный с возможностью: принимать набор изображений низкого разрешения одной сцены, получать наборы смещений пикселей для изображений низкого разрешения для всех пикселей, соответствующих одним и тем же фрагментам в наборе изображений низкого разрешения, посредством вычисления смещений пикселей для пикселей, соответствующих одним тем же фрагментам в изображениях низкого разрешения, относительно пикселей, соответствующих тем же фрагментам в первом изображении низкого разрешения, выбранном из набора изображений низкого разрешения, получать наборы целочисленных смещений пикселей посредством вычисления целочисленного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы целочисленных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения, получать наборы дробных смещений пикселей посредством вычисления дробного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы дробных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения; банк фильтров, выполненный с возможностью хранения наборов фильтров, причем наборы фильтров предварительно вычислены; блок выбора фильтров, выполненный с возможностью выбора наборов фильтров из банка фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей; блок получения изображения высокого разрешения, выполненный с возможностью получения изображения высокого разрешения в формате RGB посредством вычисления пикселей изображения высокого разрешения с использованием набора изображений низкого разрешения, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей.[0007] According to one aspect of the invention, there is provided an apparatus for processing superresolution data, comprising: an offset estimation unit configured to: receive a set of low-resolution images of one scene, obtain sets of pixel offsets for low-resolution images for all pixels corresponding to the same fragments in a set of low-resolution images by calculating pixel offsets for pixels corresponding to the same fragments in low-resolution images, relative Only the pixels corresponding to the same fragments in the first low-resolution image selected from the set of low-resolution images, obtain sets of integer pixel offsets by calculating the integer pixel offsets for each pixel offset, while the sets of integer pixel offsets correspond to the sets of pixel offsets for low-resolution images, obtain sets of fractional pixel offsets by calculating fractional pixel offsets for each pixel offset, wherein the set fractional pixel displacements correspond to displacements of sets of pixels for the low-resolution images; a filter bank configured to store filter sets, the filter sets being pre-computed; a filter selection unit configured to select filter sets from a filter bank based on sets of fractional pixel offsets; a high-resolution image acquisition unit configured to obtain a high-resolution image in RGB format by computing pixels of a high-resolution image using a set of low-resolution images, selected filter sets, and sets of integer pixel offsets.
[0008] В дополнительном аспекте предварительно вычисленные наборы фильтров получены посредством: задания конечного числа дробных смещений пикселей; генерации наборов дробных смещений пикселей посредством выбора всех комбинаций дробных смещений пикселей; вычисления наборов фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей и регуляризатора, описывающего локальные ограничения для сверхразрешения.[0008] In a further aspect, pre-computed filter sets are obtained by: setting a finite number of fractional pixel offsets; generating sets of fractional pixel offsets by selecting all combinations of fractional pixel offsets; computing filter sets based on sets of fractional pixel shifts and a regularizer describing local constraints for superresolution.
[0009] В другом дополнительном аспекте количество фильтров, хранящихся в банке фильтров, уменьшено на основании по меньшей мере одного из условий совпадения смещений пикселей.[0009] In another further aspect, the number of filters stored in the filter bank is reduced based on at least one of the conditions for matching pixel offsets.
[0010] В еще одном дополнительном аспекте наборы фильтров, хранящихся в банке фильтров, включают в себя наборы ненаправленных фильтров и наборы направленных фильтров, причем ненаправленные фильтры ассоциированы с областями изображения, содержащими ненаправленную текстуру, а направленные фильтры ассоциированы с областями изображения, содержащими направленную текстуру.[0010] In yet a further aspect, filter sets stored in the filter bank include omnidirectional filter sets and directional filter sets, wherein undirected filters are associated with image areas containing an undirected texture, and directional filters are associated with image areas containing an undirected texture .
[0011] В еще одном дополнительном аспекте устройство дополнительно содержит блок оценки направления текстуры, выполненный с возможностью определения направлений текстуры изображений низкого разрешения, причем блок выбора фильтров дополнительно выполнен с возможностью выбора либо наборов ненаправленных фильтров, либо наборов направленных фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения.[0011] In yet a further aspect, the apparatus further comprises a texture direction estimation unit configured to determine texture directions of low resolution images, the filter selection unit further configured to select either sets of omnidirectional filters or sets of directional filters based on sets of fractional pixel offsets and texture directions in low resolution images.
[0012] В еще одном дополнительном аспекте устройство дополнительно содержит: блок предобработки, выполненный с возможностью: определения параметров шумоподавления для всех пикселей в изображениях низкого разрешения, включающих в себя модель шума, размер фрагмента изображения, радиус поиска для соседних фрагментов изображения и зависимость стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей; вычисления текстурно-зависимых коэффициентов шумоподавления на основе изменений яркости пикселей, при этом каждый текстурно-зависимый коэффициент шумоподавления вычисляется для каждого пикселя изображений низкого разрешения; оценки значений стандартного отклонения шума пикселей с использованием зависимости стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей, текстурно-зависимых коэффициентов шумоподавления и коэффициента шумоподавления, заданного пользователем; выполнения трехмерного шумоподавления (3DNR) на наборе изображений низкого разрешения на основе параметров шумоподавления и оцененных значений стандартного отклонения шума пикселей для получения изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом; и блок оценки карты достоверности, выполненный с возможностью генерации карты достоверности с использованием набора изображений низкого разрешения и наборов смещений пикселей, при этом карта достоверности представляет достоверность вычисления смещений пикселей, при этом блок оценки направления текстуры дополнительно выполнен с возможностью определения направлений текстуры изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом; при этом блок выбора фильтров дополнительно выполнен с возможностью выбора либо наборов ненаправленных фильтров, либо наборов направленных фильтров на основе карты достоверности, наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения с уменьшенным шумом; при этом блок получения изображения высокого разрешения дополнительно выполнен с возможностью получения изображения высокого разрешения в формате RGB посредством вычисления пикселей изображения высокого разрешения с использованием карты достоверности, набора изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей.[0012] In yet a further aspect, the device further comprises: a preprocessing unit configured to: determine noise reduction parameters for all pixels in low resolution images including a noise model, image fragment size, search radius for adjacent image fragments, and standard deviation dependence pixel noise from pixel brightness; calculating texture-dependent noise reduction coefficients based on changes in pixel brightness, wherein each texture-dependent noise reduction coefficient is calculated for each pixel of low resolution images; estimating the standard deviations of the pixel noise using the dependence of the standard deviation of the pixel noise on the pixel brightness, texture-dependent noise reduction coefficients and the noise reduction coefficient specified by the user; performing three-dimensional noise reduction (3DNR) on a set of low-resolution images based on noise reduction parameters and estimated pixel noise standard deviation values to obtain low-resolution images with reduced noise; and a validity map estimation unit configured to generate a validity map using a set of low-resolution images and sets of pixel offsets, the validity map representing the reliability of calculating pixel offsets, and the texture direction estimating unit is further configured to determine texture directions of low-resolution images with reduced noise; wherein the filter selection unit is further configured to select either sets of non-directional filters or sets of directional filters based on a confidence map, sets of fractional pixel offsets and texture directions in low-resolution images with reduced noise; wherein the high-resolution image acquisition unit is further configured to receive the high-resolution image in RGB format by calculating the pixels of the high-resolution image using a confidence map, a set of low-resolution images with reduced noise, selected filter sets and sets of integer pixel offsets.
[0013] В еще одном дополнительном аспекте изображения низкого разрешения одной сцены являются изображениями в формате RGB.[0013] In yet a further aspect, the low resolution images of one scene are RGB images.
[0014] В еще одном дополнительном аспекте изображения низкого разрешения одной сцены являются байеровскими изображениями.[0014] In yet a further aspect, the low resolution images of one scene are Bayer images.
[0015] В еще одном дополнительном аспекте устройство дополнительно содержит блок постобработки, выполненный с возможностью: преобразования изображения высокого разрешения в формате RGB, полученного модулем получения изображения высокого разрешения, в изображение в формате YUV; обрабатывать изображение в формате YUV посредством: вычисления карты стандартных отклонений пикселей в канале Y методом скользящего окна, вычисления опорного канала Ref путем сглаживания карты стандартных отклонений пикселей с помощью гауссовской фильтрации, кросс-билатеральной фильтрации каналов U и V с использованием опорного канала Ref; и обратного преобразования обработанного изображения в формате YUV в прошедшее постобработку изображение высокого разрешения в формате RGB.[0015] In yet a further aspect, the device further comprises a post-processing unit configured to: convert the high-resolution image in RGB format obtained by the high-resolution image acquisition module into an YUV image; process the image in YUV format by: calculating a map of standard deviations of pixels in channel Y using a sliding window method, calculating a reference channel Ref by smoothing a map of standard deviations of pixels using Gaussian filtering, cross-channel filtering of channels U and V using the reference channel Ref; and reverse converting the processed YUV image to the post-processed high-resolution RGB image.
[0016] Согласно другому аспекту изобретения обеспечен способ обработки данных для сверхразрешения, содержащий этапы, на которых: принимают набор изображений низкого разрешения одной сцены; получают наборы смещений пикселей для изображений низкого разрешения для всех пикселей, соответствующих одним и тем же фрагментам в наборе изображений низкого разрешения, посредством вычисления смещений пикселей для пикселей, соответствующих одним тем же фрагментам в изображениях низкого разрешения, относительно пикселей, соответствующих тем же фрагментам в первом изображении низкого разрешения, выбранном из набора изображений низкого разрешения; получают наборы целочисленных смещений пикселей посредством вычисления целочисленного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы целочисленных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения; получают наборы дробных смещений пикселей посредством вычисления дробного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы дробных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения; выбирают наборы фильтров из предварительно вычисленных наборов фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей; получают изображение высокого разрешения в формате RGB посредством вычисления пикселей изображения высокого разрешения с использованием набора изображений низкого разрешения, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей.[0016] According to another aspect of the invention, there is provided a method for processing data for super-resolution, comprising the steps of: receiving a set of low-resolution images of one scene; get sets of pixel offsets for low-resolution images for all pixels corresponding to the same fragments in the set of low-resolution images by calculating pixel offsets for pixels corresponding to the same fragments in low-resolution images relative to pixels corresponding to the same fragments in the first a low resolution image selected from a set of low resolution images; obtaining sets of integer pixel offsets by calculating integer pixel offsets for each pixel offset, wherein the sets of integer pixel offsets correspond to sets of pixel offsets for low resolution images; obtaining sets of fractional pixel offsets by calculating fractional pixel offsets for each pixel offset, wherein the sets of fractional pixel offsets correspond to sets of pixel offsets for low resolution images; selecting filter sets from pre-calculated filter sets based on sets of fractional pixel offsets; obtaining a high-resolution image in RGB format by computing pixels of a high-resolution image using a set of low-resolution images, selected filter sets, and sets of integer pixel offsets.
[0017] В одном дополнительном аспекте предварительно вычисленные наборы фильтров получают посредством: задания конечного числа дробных смещений пикселей; генерации наборов дробных смещений пикселей посредством выбора всех комбинаций дробных смещений пикселей; вычисления наборов фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей и регуляризатора, описывающего локальные ограничения для сверхразрешения.[0017] In one additional aspect, pre-computed filter sets are obtained by: setting a finite number of fractional pixel offsets; generating sets of fractional pixel offsets by selecting all combinations of fractional pixel offsets; computing filter sets based on sets of fractional pixel shifts and a regularizer describing local constraints for superresolution.
[0018] В другом дополнительном аспекте количество упомянутых фильтров уменьшено на основании по меньшей мере одного из условий совпадения смещений пикселей.[0018] In another further aspect, the number of said filters is reduced based on at least one of the conditions for matching pixel offsets.
[0019] В еще одном дополнительном аспекте предварительно вычисленные наборы фильтров включают в себя наборы ненаправленных фильтров и наборы направленных фильтров, причем ненаправленные фильтры ассоциированы с областями изображения, содержащими ненаправленную текстуру, а направленные фильтры ассоциированы с областями изображения, содержащими направленную текстуру.[0019] In yet a further aspect, pre-computed filter sets include omnidirectional filter sets and directional filter sets, wherein undirected filters are associated with image areas containing an undirected texture, and directional filters are associated with image areas containing an undirected texture.
[0020] В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором определяют направления текстуры изображений низкого разрешения, при этом выбор наборов фильтров содержит выбор либо наборов ненаправленных фильтров, либо наборов направленных фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения.[0020] In another further aspect, the method further comprises determining the texture directions of the low resolution images, the selection of filter sets comprising selecting either sets of non-directional filters or sets of directional filters based on sets of fractional pixel offsets and texture directions in low images permissions.
[0021] В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно содержит этапы, на которых: определяют параметры шумоподавления для всех пикселей в изображениях низкого разрешения, включающие в себя модель шума, размер фрагмента изображения, радиус поиска для соседних фрагментов изображения и зависимость стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей; вычисляют текстурно-зависимые коэффициенты шумоподавления на основе изменений яркости пикселей, при этом каждый текстурно-зависимый коэффициент шумоподавления вычисляют для каждого пикселя изображений низкого разрешения; оценивают значения стандартного отклонения шума пикселей с использованием зависимости стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей, текстурно-зависимых коэффициентов шумоподавления и коэффициента шумоподавления, заданного пользователем; выполняют трехмерное шумоподавление (3DNR) на наборе изображений низкого разрешения на основе параметров шумоподавления и оцененных значений стандартного отклонения шума пикселей для получения изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом; и генерируют карту достоверности с использованием набора изображений низкого разрешения и наборов смещений пикселей, при этом карта достоверности представляет достоверность вычисления смещений пикселей, при этом определение направлений текстуры изображений низкого разрешения содержит определение направлений текстуры изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом; при этом выбор наборов фильтров содержит выбор либо наборов ненаправленных фильтров, либо наборов направленных фильтров на основе карты достоверности, наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения с уменьшенным шумом; при этом получение изображения высокого разрешения в формате RGB содержит вычисление пикселей изображения высокого разрешения с использованием карты достоверности, набора изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей.[0021] In yet a further aspect, the method further comprises the steps of: determining noise reduction parameters for all pixels in low resolution images, including a noise model, image fragment size, search radius for neighboring image fragments, and the dependence of the standard deviation of pixel noise from pixel brightness calculating texture dependent noise reduction coefficients based on changes in pixel brightness, wherein each texture dependent noise reduction coefficient is calculated for each pixel of low resolution images; evaluating the standard deviation of the pixel noise using the dependence of the standard deviation of the pixel noise on the pixel brightness, texture-dependent noise reduction coefficients and the noise reduction coefficient specified by the user; performing three-dimensional noise reduction (3DNR) on a set of low-resolution images based on noise reduction parameters and estimated pixel noise standard deviation values to obtain low-resolution images with reduced noise; and generating a confidence map using a set of low-resolution images and sets of pixel offsets, wherein the confidence map represents the reliability of calculating pixel offsets, while determining the directions of the texture of the low-resolution images includes determining the directions of the texture of the low-resolution images with reduced noise; wherein the selection of filter sets comprises a selection of either sets of non-directional filters or sets of directional filters based on a confidence map, sets of fractional pixel offsets and texture directions in low-resolution images with reduced noise; however, obtaining a high-resolution image in RGB format includes computing pixels of a high-resolution image using a confidence map, a set of low-resolution images with reduced noise, selected filter sets and sets of integer pixel offsets.
[0022] В еще одном дополнительном аспекте изображения низкого разрешения одной сцены являются изображениями в формате RGB.[0022] In yet a further aspect, the low resolution images of one scene are RGB images.
[0023] В еще одном дополнительном аспекте изображения низкого разрешения одной сцены являются байеровскими изображениями.[0023] In yet a further aspect, the low resolution images of one scene are Bayer images.
[0024] В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно содержит этапы, на которых: преобразуют изображение высокого разрешения в формате RGB в изображение в формате YUV; обрабатывают изображение в формате YUV посредством: вычисления карты стандартных отклонений пикселей в канале Y методом скользящего окна, вычисления опорного канала Ref путем сглаживания карты стандартных отклонений пикселей с помощью гауссовской фильтрации, кросс-билатеральной фильтрации каналов U и V с использованием опорного канала Ref; и выполняют обратное преобразование обработанного изображения в формате YUV в прошедшее постобработку изображение высокого разрешения в формате RGB.[0024] In another further aspect, the method further comprises the steps of: converting a high-resolution image in RGB format to an image in YUV format; process the image in YUV format by: calculating a map of standard deviations of pixels in channel Y by a sliding window method, calculating a reference channel Ref by smoothing a map of standard deviations of pixels using Gaussian filtering, cross-bilateral filtering of channels U and V using the reference channel Ref; and perform the inverse conversion of the processed image in YUV format to the post-processed high-resolution image in RGB format.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0025] Вышеприведенные и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:[0025] The above and other aspects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which:
[0026] Фиг. 1 представляет собой блок-схему одного варианта осуществления устройства для обработки данных для сверхразрешения.[0026] FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of a super-resolution data processing apparatus.
[0027] Фиг. 2 представляет собой блок-схему другого варианта осуществления устройства для обработки данных для сверхразрешения.[0027] FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of a super-resolution data processing apparatus.
[0028] Фиг. 3 представляет собой блок-схему еще одного варианта осуществления устройства для обработки данных для сверхразрешения.[0028] FIG. 3 is a block diagram of yet another embodiment of a super-resolution data processing apparatus.
[0029] Фиг. 4 иллюстрирует приведение вектором с компонентами к первому или второму квадранту при оценке направления текстуры изображения.[0029] FIG. 4 illustrates vector reduction with components to the first or second quadrant when estimating the direction of the image texture.
[0030] Фиг. 5 иллюстрирует разделение пикселей байеровских изображений низкого разрешения на отдельные цветовые каналы G1, G2, R и B.[0030] FIG. 5 illustrates the separation of pixels of low-resolution Bayer images into separate color channels G1, G2, R, and B.
[0031] В нижеследующем описании, если не указано иное, одинаковые ссылочные позиции используются для одних и тех же элементов при изображении на разных чертежах, и их описание будет опущено.[0031] In the following description, unless otherwise indicated, the same reference numerals are used for the same elements when depicted in different drawings, and a description thereof will be omitted.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION
[0032] Нижеследующее описание со ссылкой на прилагаемые чертежи предоставлено для содействия всестороннему пониманию различных вариантов осуществления настоящего раскрытия, как определено формулой изобретения и их эквивалентами. Оно включает в себя различные конкретные детали, чтобы помочь в этом понимании, но они должны рассматриваться только как примерные. Соответственно, специалисты в данной области техники поймут, что различные изменения и модификации различных вариантов осуществления, описанных здесь, могут быть сделаны без отхода от объема настоящего раскрытия. Кроме того, описания хорошо известных функций и конструкций могут быть опущены для ясности и краткости.[0032] The following description with reference to the accompanying drawings is provided to facilitate a comprehensive understanding of various embodiments of the present disclosure, as defined by the claims and their equivalents. It includes various specific details to help in this understanding, but they should only be considered as exemplary. Accordingly, those skilled in the art will understand that various changes and modifications to the various embodiments described herein can be made without departing from the scope of the present disclosure. In addition, descriptions of well-known functions and constructions may be omitted for clarity and conciseness.
[0033] Термины и слова, используемые в нижеследующем описании и формуле изобретения, не ограничиваются библиографическими значениями, а только используются изобретателем для обеспечения ясного и последовательного понимания настоящего раскрытия. Соответственно, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что следующее описание различных вариантов осуществления настоящего раскрытия представлено только для иллюстрации.[0033] The terms and words used in the following description and claims are not limited to bibliographic meanings, but are only used by the inventor to provide a clear and consistent understanding of the present disclosure. Accordingly, it should be apparent to those skilled in the art that the following description of the various embodiments of the present disclosure is for illustration only.
[0034] Следует понимать, что термины в единственном числе не исключают множественности, если явно не указано иное.[0034] It should be understood that the terms in the singular do not exclude plurality, unless expressly indicated otherwise.
[0035] Следует понимать, что, хотя термины первый, второй и т. д. могут быть использованы здесь в отношении элементов настоящего раскрытия, такие элементы не должны истолковываться как ограниченные этими терминами. Термины используются только, чтобы указать отличие одного элемента от других элементов.[0035] It should be understood that, although the terms first, second, etc., may be used here in relation to the elements of the present disclosure, such elements should not be construed as limited to these terms. Terms are used only to indicate the difference of one element from other elements.
[0036] Кроме того следует понимать, что термины «содержит», «содержащий», «включает в себя» и/или «включающий в себя» при использовании в настоящем документе указывают наличие указанных признаков, значений, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или более других признаков, значений, операций, элементов, компонентов и/или их групп.[0036] In addition, it should be understood that the terms “comprises”, “comprising”, “includes” and / or “including” when used herein indicate the presence of the indicated features, values, operations, elements and / or components but do not exclude the presence or addition of one or more other features, values, operations, elements, components and / or groups thereof.
[0037] В различных вариантах осуществления настоящего раскрытия «модуль» или «блок» могут выполнять по меньшей мере одну функцию или операцию и могут быть реализованы с помощью аппаратных средств, программного обеспечения или их комбинации. «Множество модулей» или «множество блоков» может быть реализовано по меньшей мере одним процессором (не показано) посредством его интеграции с по меньшей мере одним модулем или блоком, отличным от «модуля» или «блока», который должен быть реализован с использованием конкретного аппаратного обеспечения.[0037] In various embodiments of the present disclosure, a “module” or “block” may perform at least one function or operation and may be implemented using hardware, software, or a combination thereof. A “plurality of modules” or “a plurality of blocks” can be implemented by at least one processor (not shown) by integrating it with at least one module or block other than a “module” or “block” that must be implemented using a particular hardware.
[0038] Ниже различные варианты осуществления настоящего раскрытия описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.[0038] Various embodiments of the present disclosure are described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
[0039] Настоящее изобретение может получать изображение высокого разрешения как из набора изображений низкого разрешения одной сцены в формате RGB (аддитивная цветовая модель), так и набора байеровских (в формате raw) изображений низкого разрешения одной сцены, полученных от датчика изображения. Полученное изображение высокого разрешения имеет формат RGB. В отличие от предшествующего уровня техники обработка в соответствии с настоящим изобретением выполняется неитеративным способом с фильтрацией на основе наборов дробных смещений пикселей. Кроме того, в вариантах осуществления настоящего изобретения учитывается направленность текстуры изображений за счет использования оценки направленности текстуры и фильтрации с использованием направленных и не направленных фильтров. Дополнительно в вариантах осуществления настоящего изобретения используется трехмерное шумоподавление в сочетании с операциями сверхразрешения с достижением хорошего компромисса между шумоподавлением и сверхразрешением, которые используются по-отдельности в предшествующем уровне техники.[0039] The present invention can obtain a high-resolution image from both a set of low-resolution images of one scene in RGB format (additive color model) and a set of Bayer (raw format) low-resolution images of one scene received from an image sensor. The resulting high-resolution image is in RGB format. Unlike the prior art, the processing in accordance with the present invention is performed in an iterative manner with filtering based on sets of fractional pixel offsets. In addition, embodiments of the present invention take into account the directivity of the texture of images by using estimates of the directivity of the texture and filtering using directional and non-directional filters. Additionally, in embodiments of the present invention, three-dimensional noise reduction is used in combination with super-resolution operations to achieve a good compromise between noise reduction and super-resolution, which are used individually in the prior art.
Основной принцип сверхразрешенияSuper Resolution Basic Principle
[0040] Обычно задача сверхразрешения сводится к нахождению одного изображения высокого разрешения из нескольких изображений низкого разрешения. При этом при восстановлении пикселей изображения высокого разрешения используют пиксели из исходных изображений низкого разрешения с учетом дробных (субпиксельных) смещений пикселей.[0040] Typically, a super-resolution task is reduced to finding one high-resolution image from several low-resolution images. At the same time, when restoring pixels, high-resolution images use pixels from the original low-resolution images, taking into account fractional (sub-pixel) pixel offsets.
[0041] Суть метода состоит в следующем. Пусть исходное изображение высокого разрешения известно, тогда изображения низкого разрешения , , …. можно найти, произведя трансформацию входного изображения и последующую понижающую дискретизацию. В качестве трансформации может быть проективное или аффинное преобразование, а также любое непрерывное преобразование координат. Трансформация обычно обусловлена движением камеры между моментами съемки входных изображений низкого разрешения, также она частично может быть обусловлена смещением объектов внутри кадра. При съемке изображений низкого разрешения с использованием реальной оптической системы, помимо трансформации и понижающей дискретизации, применяемым к идеальному изображению высокого разрешения, применяется еще и сглаживание, обусловленное функцией рассеяния точки (PSF) оптической системы. Формирование изображений низкого разрешения из изображения высокого разрешения происходит в соответствии с формулой: ,[0041] The essence of the method is as follows. Let the original high resolution image known then low resolution images , , ... can be found by transforming the input image and subsequent downsampling. As a transformation, there can be a projective or affine transformation, as well as any continuous transformation of coordinates. The transformation is usually due to the movement of the camera between the moments of shooting input images of low resolution, and it can also be partially due to the displacement of objects within the frame. When shooting low-resolution images using a real optical system, in addition to the transformation and downsampling applied to an ideal high-resolution image, smoothing is also used due to the point spread function (PSF) of the optical system. The formation of low-resolution images from high-resolution images occurs in accordance with the formula: ,
где - оператор понижающей дискретизации, - оператор сглаживания, - оператор трансформации для получения k-го изображения, а- шум. Оператор можно оценить экспериментально, теоретически на основе детального описания оптической системы, или подобрать приблизительно исходя из критериев качества результирующего изображения. Оператор трансформации находят с использованием методов оценки смещения. При этом подразумевается, что и - это векторизованные изображения низкого разрешения. Если исходное изображение в двумерном виде было представлено матрицей ,Where - downsampling operator, - smoothing operator, is the transformation operator to obtain the kth image, and - noise. Operator can be estimated experimentally, theoretically based on a detailed description of the optical system, or selected approximately based on the quality criteria of the resulting image. The transformation operator is found using bias estimation methods. It is understood that and - These are low resolution vectorized images. If the original image in two-dimensional form was represented by a matrix ,
то векторизованное изображение можно представить как that vectorized image can be represented as
Матрица понижающей дискретизации , сжимающая изображение размера в раз по вертикали и в раз по горизонтали будет иметь вид , где - Кронекерово произведение, - единичная матрица размера , а - -й столбец матрицы Downsampling Matrix compressing size image at times vertically and in times horizontally will have the form where - Kronecker work, - unit size matrix , but - matrix column
Так, для того, чтобы уменьшить приведенную выше матрицу в 2 раза и получить матрицу , исходную матрицу в векторизованной форме надо домножить на матрицуSo, in order to reduce the above matrix by 2 times and get the matrix , the original matrix in vectorized form you need to multiply by the matrix
и преобразовать из вектора длины 4 в матрицу размера 2×2.and convert from a vector of length 4 to a 2 × 2 matrix.
[0042] Таким образом, для изображения высокого разрешения размером и изображения низкого разрешения размером матрицы и будут иметь размер , а матрица - размер . В дальнейшем без потери общности ограничимся рассмотрением квадратных изображений размером .[0042] Thus, for high resolution image size and low resolution image size matrices and will be sized , and the matrix - the size . In the future, without loss of generality, we restrict ourselves to considering square images of size .
[0043] При заданной модели формирования изображений низкого разрешения задачу поиска изображения высокого разрешения можно сформулировать как минимизацию функционала, заданного формулой[0043] For a given low-resolution image formation model, the high-resolution image search task can be formulated as minimizing the functionality specified by the formula
. .
[0044] Эту задачу можно сформулировать с использованием различных норм, но решение проще всего отыскать в случае квадратичной нормы, которую мы и будем в дальнейшем использовать.[0044] This problem can be formulated using various norms, but the solution is easiest to find in the case of a quadratic norm, which we will continue to use.
[0045] Иногда эту задачу можно решить непосредственно. В одном варианте осуществления изобретения, оператор сглаживания тождественный (т.е. нет сглаживания), а оператор трансформации представляет собой циклическое смещение на пикселей по вертикали и пикселей по горизонтали. Тогда матрицу этого оператора можно построить как , где матрица оператора, осуществляющего циклическое смещение столбцов матрицы размером на .[0045] Sometimes this problem can be solved directly. In one embodiment of the invention, the smoothing operator identical (i.e., there is no smoothing), and the transformation operator is a cyclic shift by pixels vertically and pixels horizontally. Then the matrix of this operator can be constructed as where matrix of the operator performing cyclic shift of matrix columns of size on .
[0046] Для того, чтобы выполнить смещение в матрице[0046] In order to perform an offset in the matrix
на 1 пиксель по вертикали и 2 пикселя по горизонтали и получить матрицу можно построить матрицу трансформации 1 pixel vertically and 2 pixels horizontally and get the matrix can build a transformation matrix
[0047] Пусть у нас имеется 4 изображения низкого разрешения полученных из изображения высокого разрешения при помощи смещений и понижающей дискретизации в 2 раза. Тогда очевидно, что исходное изображение можно просто «собрать» из пикселей изображений низкого разрешения.[0047] Let us have 4 low resolution images obtained from a high resolution image using offsets and 2 times downsampling. Then it is obvious that the original image can simply be “assembled” from pixels of low-resolution images.
[0048] Если бы, например, смещения в некоторых изображениях повторялись, то полная реконструкция стала бы невозможна. Для того, чтобы в случаях, когда полная реконструкция невозможна, или задача плохо обусловлена (что происходит, в том числе, в силу наличия оператора сглаживания , метод выдавал разумное решение (т.е. при входных изображениях с одинаковым смещением происходила пространственная интерполяция с усреднением), на решение накладываются дополнительные ограничения. Эти ограничения формулируются в виде регуляризирующего члена (в дальнейшем - «регуляризатор»), прибавляемого к минимизируемому функционалу, заданному формулой:[0048] If, for example, offsets in some images were repeated, then a complete reconstruction would become impossible. In order that in cases when a complete reconstruction is impossible, or the task is ill-conditioned (what happens, including due to the presence of a smoothing operator , the method produced a reasonable solution (i.e., spatial interpolation with averaging occurred for input images with the same offset), additional restrictions are imposed on the solution. These restrictions are formulated as a regularizing term. (hereinafter referred to as the “regularizer”), added to the minimized functional defined by the formula:
[0049] Обычно сформулированную подобным образом задачу сверхразрешения решают при помощи итерационных методов, которые не допускают решения в реальном времени. Для решения задачи в реальном времени используются приближенные методы.[0049] Usually formulated in this way, the superresolution problem is solved using iterative methods that do not allow real-time solutions. To solve the problem in real time, approximate methods are used.
Решение задачи сверхразрешения согласно настоящему изобретениюSolution of the Super Resolution Problem According to the Present Invention
[0050] В настоящем изобретении мы получаем точное решение задачи в реальном времени без использования итераций.[0050] In the present invention, we obtain an exact solution to the problem in real time without using iterations.
[0051] Используем регуляризацию Тихонова, т.е. решаем задачу оптимизации для регуляризатора , где - скалярный параметр регуляризации, а - некий оператор. Тогда оптимизируемый функционал можно записать в виде формулы:[0051] We use the Tikhonov regularization, ie we solve the optimization problem for the regularizer where is the scalar parameter of regularization, and - a certain operator. Then the optimized functional can be written in the form of a formula:
гдеWhere
[0052] Как известно, оптимизационная задача такого вида имеет аналитическое решение, выраженное формулой:[0052] As is known, an optimization problem of this kind has an analytical solution expressed by the formula:
[0053] Это значит, что каждый пиксель изображения высокого разрешения с координатами можно найти в виде линейной комбинации пикселей входных изображений низкого разрешения по формуле: [0053] This means that each pixel of a high resolution image with coordinates can be found as a linear combination of pixels of input low-resolution images by the formula:
где - пиксель -го входного изображения низкого разрешения с координатами , а - целое число, соответствующее коэффициенту понижающей дискретизации (во сколько раз размер изображения высокого разрешения отличается от размера изображения низкого разрешения). Значение весового коэффициента можно найти из вычисленной матрицы , как ее элемент с координатами :Where - pixel low-resolution input image with coordinates , but - an integer corresponding to the downsampling coefficient (how many times the size of the high resolution image differs from the size of the low resolution image). Weight coefficient can be found from the calculated matrix as its element with coordinates :
где круглые скобки обозначают взятие соответствующего элемента матрицы.where parentheses indicate the capture of the corresponding matrix element.
[0054] Поскольку невозможно сохранить (требуется такое количество места, которое в данный момент недоступно для использования) решения всех возможных задач для всех возможных смещений, мы ввели два дополнительных ограничения: во-первых, рассматриваем только такие трансформации , которые соответствуют одному и тому же смещению всех пикселей изображения высокого разрешения, во-вторых, рассматриваем только такие операторы , которые представляют собой свертку (или циклическую свертку) с некоторым ненулевым ядром с суммой элементов, равной нулю, например, .[0054] Since it is impossible to save (such an amount of space is required that is currently not available for use) of solving all possible problems for all possible offsets, we introduced two additional restrictions: first, we consider only such transformations that correspond to the same offset of all pixels of a high resolution image, secondly, we consider only such operators which are convolution (or cyclic convolution) with some nonzero kernel with the sum of elements equal to zero, for example, .
[0055] Первое ограничение позволяет параметры решения задавать не матрицами размера размером , а парами смещений (по вертикали и горизонтали):[0055] The first limitation allows decision parameters ask not size matrices , but pairs of displacements (vertical and horizontal):
[0056] Реконструкция изображения высокого разрешения основана на сохранении предварительно вычисленных и сохраненных матриц для всевозможных сочетаний смещений .[0056] Reconstruction of the high resolution image is based on the preservation of pre-calculated and stored matrices for all sorts of combinations of offsets .
[0057] Согласно настоящему изобретению, для обеспечения очень точной аппроксимации достаточно хранить лишь по нескольку элементов из каждой матрицы при этом нет необходимости проводить вычисления для всех возможных смещений, достаточно сохранить результаты лишь для некоторых наборов таких, что . Более того, в результате построения такой аппроксимации отпадает необходимость исходного предположения, что смещения пикселей в изображениях низкого разрешения друг относительно друга (и относительно изображения высокого разрешения) одинаковы для всех пикселей изображения. Для корректного функционирования настоящего изобретения достаточно условия, чтобы лишь соседние пиксели изображения низкого разрешения в окрестности размером имели одинаковые смещения относительно соответствующих пикселей в других изображениях низкого разрешения.[0057] According to the present invention, to provide a very accurate approximation it is enough to store only a few elements from each matrix there is no need to carry out calculations for all possible displacements; it is enough to save the results only for some sets such that . Moreover, the construction of such an approximation eliminates the need for the initial assumption that the pixel offsets in low-resolution images relative to each other (and relative to the high-resolution image) are the same for all pixels in the image. For the present invention to function correctly, it is sufficient that only neighboring pixels of a low resolution image in a neighborhood of size had the same offset relative to the corresponding pixels in other low-resolution images.
Описание вариантов изобретенияDescription of the invention
[0058] На фиг. 1 показана блок-схема устройства 100 для обработки данных для сверхразрешения. Устройство 100 содержит блок 101 оценки смещения, блок 102 выбора фильтров, банк 103 фильтров, блок 104 получения изображения высокого разрешения. Устройство 100 для обработки данных для сверхразрешения может получать изображение высокого разрешения в формате RGB как из набора изображений низкого разрешения одной сцены в формате RGB, так и набора байеровских изображений низкого разрешения одной сцены[0058] FIG. 1 shows a block diagram of a super-resolution
[0059] Блок 101 оценки смещения принимает набор изображений низкого разрешения одной сцены и получает наборы смещений пикселей для изображений низкого разрешения для всех пикселей. Принимаем как условие то, что первое изображение имеет нулевое смещение, и смещения для других изображений будут вычисляться относительно первого изображения. Если набор изображений низкого разрешения одной сцены содержит изображения в формате RGB, то для каждых пикселей выходного изображения с координатами , причем - коэффициент понижающей дискретизации, выполняют следующие операции:[0059] The offset
- вычисляют координаты соответствующего пикселя в первом изображении низкого разрешения ,- calculate the coordinates of the corresponding pixel in the first low-resolution image ,
- вычисляют смещения относительно пикселя с координатами в первом изображении низкого разрешения пикселей других изображений низкого разрешения, соответствующих тому же фрагменту для изображения.- calculate offsets relative to the pixel with coordinates in the first low-resolution image, pixels of other low-resolution images corresponding to the same fragment for the image.
[0060] Затем блок 101 оценки смещения получает наборы целочисленных смещений пикселей посредством вычисления целочисленного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы целочисленных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения, и получает наборы дробных смещений пикселей посредством вычисления дробного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы дробных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения. Для каждого из смещений пикселей изображений низкого разрешения вычисляют целочисленное смещение и дробное смещение, где квадратные скобки соответствуют операции взятия целой части.[0060] Then, the offset
[0061] Банк 103 фильтров хранит предварительно вычисленные наборы фильтров. Набором фильтров является набор величин, по которым можно однозначно восстановить матрицу для некоторого набора смещений . При этом благодаря первому и второму ограничениям, описанным в разделе «Решение задачи сверхразрешения согласно настоящему изобретению» для восстановления каждого пикселя выходного изображения требуется не больше пикселей входного изображения. Банк 103 фильтров содержит совокупность наборов фильтров, вычисленных для всевозможных сочетаний таких, что , где - количество используемых изображений низкого разрешения.[0061]
[0062] Блок 102 выбора фильтров предназначен для выбора наборов фильтров из банка фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей. Для каждого дробного смещения для изображений низкого разрешения выбирают соответствующий набор фильтров где каждый из фильтров состоит из величин (весовых коэффициентов фильтра):[0062] The
и , and ,
где - весовые коэффициенты фильтра.Where - filter weights.
[0063] Блок 104 получения изображения высокого разрешения получает изображение высокого разрешения в формате RGB посредством вычисления пикселей изображения высокого разрешения с использованием набора изображений низкого разрешения, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей. Получение изображения высокого разрешения в формате RGB выполняется следующим образом. Сначала из изображений низкого разрешения выбирают наборы пикселей , такие, что[0063] The high-resolution image acquisition unit 104 obtains a high-resolution image in RGB format by computing pixels of a high-resolution image using a set of low-resolution images, selected filter sets, and sets of integer pixel offsets. Obtaining high-resolution images in RGB format is as follows. First, pixel sets are selected from the low-resolution images. such that
, ,
где - пиксель из входного изображения с номером с координатами . Затем вычисляют каждый из пикселей блока выходного изображения с координатами как сумму скалярных произведений и для :Where - pixel from input image with number with coordinates . Then, each of the pixels of the output image block with the coordinates is calculated as the sum of scalar products and for :
[0064] Приведенная выше реализация позволяет вычислять изображение высокого разрешения в реальном времени в любой цифровой камере с функцией серийной съемки.[0064] The above implementation allows calculating a high resolution image in real time in any digital camera with a burst function.
[0065] Отличие обработки набора байеровских изображений низкого разрешения от обработки изображений низкого разрешения в формате RGB заключается только в том, что при коэффициенте понижающей дискретизации обрабатывают группы не , а по пикселей, где 3 - это количество выходных цветовых каналов.[0065] The difference between processing a set of low-resolution Bayer images and low-resolution image processing in RGB format is only that with a downsampling ratio do not handle groups , and pixels, where 3 is the number of output color channels.
[0066] Вычисление дробных смещений пикселей в байеровских изображениях также отличается от вычисления дробных смещений пикселей в изображениях в формате RGB. Для байеровских изображений в основу положен классический метод оптического потока Лукаса-Канаде. Метод состоит в следующем: пусть требуется найти смещение
Для этого вычисляются градиенты по времени
Смещение находится путем решения уравнения
Поскольку
Для того, чтобы метод разумно вел себя в низко-текстурированных областях изображения, имеет смысл использовать регуляризациюIn order for the method to behave reasonably in low-textured areas of the image, it makes sense to use regularization
В качестве еще одного улучшения можно использовать сглаживание Гауссовским окном As another improvement, you can use anti-aliasing with a Gaussian window
Поскольку метод Лукаса-Канаде предназначен для определения смещений амплитудой до одного пикселя, для оценки смещений в реальных изображениях, которые могут достигать нескольких пикселей, можно использовать несколько способов вычисления, например, в качестве не ограничивающего примера, можно использовать многомасштабную схему без применения анизотропной фильтрации. Кроме того, в качестве не ограничивающего примера, можно использовать 3 уровня - ¼ разрешения в формате YCbCr, ½ разрешения в формате YCbCr и полное изображение в формате Байера. При построении матриц
где значение
для синего и красного,
[0067] Операция выбора набора фильтров для байеровских изображений также отличается от выбора набора фильтров для изображений в формате RGB. Для байеровских изображений в блоке 102 выбора фильтров из банка 103 фильтров выбирают набор фильтров где - это номер цветового, соответствующий набору смещений , где каждый из фильтров состоит из величин (весовых коэффициентов фильтра):[0067] The operation of selecting a filter set for Bayer images is also different from selecting a filter set for images in RGB format. For Bayer images in the
и , and ,
где - весовые коэффициенты фильтра.Where - filter weights.
[0068] Вычисление пикселей изображения высокого разрешения с использованием набора байеровских изображений низкого разрешения отличается от вышеприведенного вычисления пикселей изображения высокого разрешения с использованием набора изображений низкого разрешения в формате RGB тем, что в блоке 104 получения изображения высокого разрешения вычисляют каждый из пикселей блока выходного изображения с координатами для каждого цветового канала как сумму скалярных произведений и для :[0068] The calculation of pixels of a high resolution image using a set of low resolution Bayer images is different from the above calculation of pixels of a high resolution image using a set of low resolution RGB images in that each of the pixels of the output image block with coordinates for each color channel as the sum of scalar products and for :
[0069] Предварительное вычисление фильтров для банка 103 фильтров производится на высокопроизводительном компьютере по следующей процедуре:[0069] The preliminary calculation of the filters for the bank of 103 filters is performed on a high-performance computer according to the following procedure:
- выбирают размер получаемого изображения высокого разрешения изображения, например, ;- choose the size of the resulting image in high resolution image, for example, ;
- строят матрицу оператора регуляризации для изображения размером ;- construct a matrix of the regularization operator for image size ;
- если имеющийся метод определения дробного смещения имеет точность , где - степень двойки, то для получения изображения высокого разрешения из любого набора смещений, вычисленного с доступной точностью, строят наборы фильтров для конечного числа наборов смещений , где и каждое из остальных смещений может принимать одно из значений- if the existing method for determining fractional displacement has accuracy where is a power of two, then to obtain a high-resolution image from any set of offsets calculated with available accuracy, filter sets are constructed for a finite number of sets of offsets where and each of the other displacements can take one of values
эта совокупность наборов смещений является базовым набором; this set of displacement sets is a basic set;
- для каждого набора смещений из базового набора выполняют следующие операции:- for each set of offsets from the base set perform the following operations:
- для каждой пары смещений вычисляют оператор трансформации , производящий соответствующее смещение пикселей изображения размером ,- for each pair of offsets compute the transformation operator producing an appropriate pixel offset of the image size ,
- строят матрицу ,- build a matrix ,
- строят матрицу,- build a matrix ,
- выбирают из матрицы элементы, соответствующие элементам фильтров выбирают набор фильтров для при помощи следующих операций:- select from the matrix the elements corresponding to the filter elements select a set of filters for using the following operations:
- выбирают центральный пиксель с координатами в изображении размером так, чтобы и были кратны коэффициенту понижающей дискретизации ,- choose a central pixel with coordinates in image size so that and were multiples of the downsampling coefficient ,
- для каждого выбирают из матрицы строку под номером и обозначают ,- for everybody choose from matrix line number and denote ,
- из каждой строки выделяют последовательно идущих подстрок длины каждая,- from each line emit consecutive substrings lengths each
- каждую из подстрок преобразуют в матрицу так, чтобы элемент вектора с номером становился элементом матрицы с индексами:- each of the substrings convert to matrix so that the vector element with number became an element of the matrix with indices:
где - операция округления внизWhere - rounding down operation
- из каждой матрицы выбирают коэффициентов фильтра так, что- from each matrix choose coefficients filter so that
. .
[0070] Предварительное вычисление фильтров для банка 103 фильтров для набора байеровских изображений низкого разрешения отличается от соответствующего решения для изображений в формате RGB следующими операциями:[0070] The preliminary calculation of the filters for the bank of 103 filters for a set of Bayer low-resolution images differs from the corresponding solution for images in the RGB format by the following operations:
- если имеющийся метод определения дробных смещений пикселей имеет точность , то рассматривается базовый набор смещений, где каждое смещение принимает одно из возможных значений от до ,- if the existing method for determining fractional displacements of pixels has accuracy , then we consider a basic set of offsets, where each offset takes one of the possible values from before ,
- строят матрицу ,- build a matrix ,
где - оператор понижающей дискретизации для изображений в формате RGB, - оператор сглаживания для изображений в формате RGB, - оператор трансформации для получения k-го изображения в формате RGB. При этом операторы для изображений в формате RGB получают из соответствующих операторов для одноканальных изображений согласно формулам:Where - downsampling operator for images in RGB format, - smoothing operator for images in RGB format, - transformation operator for obtaining the k-th image in RGB format. Moreover, operators for images in RGB format are obtained from the corresponding operators for single-channel images according to the formulas:
оператор Байеровской понижающей дискретизации можно построить в виде:Bayer downsampling operator can be built in the form:
, ,
где - оператор понижающей дискретизации в 2 раза по вертикали и горизонтали, соответственно, а - оператор циклического сдвига на столбцов по горизонтали и строк по вертикали.Where - the operator of downsampling 2 times vertically and horizontally, respectively, and - cyclic shift operator by horizontal columns and rows vertically.
- строят матрицу,- build a matrix ,
Кросс-канальный регуляризатор для изображений в формате RGB строят в виде:Cross channel regularizer for images in RGB format build in the form:
, ,
где Where
- для каждого выбирают из матрицы три строки с номерами , и , соответствующие трем цветовым каналам выходного изображения и обозначают ,- for everybody choose from matrix three lines with numbers , and corresponding to the three color channels of the output image and denote ,
- из каждой строки делят на равных последовательно идущих подстрок ,- from each line divided by equal consecutive substrings ,
- каждую из подстрок делят на 4 равные последовательные части и преобразуют каждую из этих частей в матрицу и , соответственно (размер каждой из матриц ),так, чтобы элемент вектора с номером превращался в элемент матрицы с индексами:- each of the substrings divided into 4 equal consecutive parts and transform each of these parts into a matrix and , respectively (the size of each of the matrices ), so that the vector element with number turned into a matrix element with indices:
где - операция округления вниз,Where - rounding operation down
- из четырех матриц выбирают по весовых коэффициентов фильтра размером так, что:- of four matrices choose by weighting factors filter the size so that:
[0071] Для уровней квантования смещения, входных изображений и коэффициенте увеличения в раз потребуется наборов по фильтров. Эксперименты показали, что для получения изображения высокого разрешения из изображений в формате RGB достаточно фильтров размером 11×11. Поскольку при использовании операций сверх разрешения для восстановления тонких деталей имеют ценность только дробные смещения пикселей, для надежного их восстановления необходимо, чтобы смещения между пикселями входных изображений было невелико. При пакетной съемке с использованием, например, камеры мобильного телефона без применения штатива этого можно достигнуть только при небольшом количестве входных изображений (не более 4-х). Точность надежной оценки дробных смещений пикселей не превышает пикселя. Количество величин, которые необходимо вычислить и сохранить для некоторых применимых на практике сочетаний точности оценки смещения, количества входных изображений и коэффициента увеличения приведено в таблице B01.[0071] For bias quantization levels, input images and magnification in times required sets of filters. The experiments showed that 11 × 11 filters are sufficient to obtain high-resolution images from RGB images. Since when using operations beyond the resolution to restore thin details, only fractional pixel shifts are of value, to reliably restore them, it is necessary that the shifts between the pixels of the input images are small. In batch shooting using, for example, a mobile phone camera without using a tripod, this can be achieved only with a small number of input images (no more than 4). Accuracy of reliable estimation of fractional pixel displacements does not exceed pixels. The number of values that need to be calculated and stored for some practical combinations of the accuracy of the bias estimate, the number of input images and the magnification factor is given in table B01.
Таблица B01Table B01
[0072] Аналогично для получения изображения высокого разрешения из входных байеровских изображений для уровней квантования смещения, входных изображений и коэффициенте увеличения в раз потребуется наборов по фильтров (множитель 3 возникает по причине наличия 3х цветовых каналов изображения - R (красного), G (зеленого) и B (синего)). Эксперименты показали, что для получения изображения высокого разрешения из байеровских изображений достаточно фильтров размером 16×16, а при небольшой потере точности достаточно и 12×12. Количество величин, которые необходимо вычислить и сохранить для получения изображения высокого разрешения из байеровских изображений для некоторых применимых на практике сочетаний точности оценки смещения пикселей, количества входных изображений и коэффициента увеличения приведено в таблице B02.[0072] Similarly, to obtain a high resolution image from input Bayer images for bias quantization levels, input images and magnification in times required sets of filters (multiplier 3 occurs due to the presence of 3 color channels of the image - R (red), G (green) and B (blue)). The experiments showed that to obtain a high-resolution image from Bayer images, 16 × 16 filters are enough, and with a small loss of accuracy, 12 × 12 are enough. The number of values that must be calculated and stored in order to obtain a high-resolution image from Bayer images for some practical combinations of the accuracy of estimating the pixel displacement, the number of input images, and the magnification factor are given in Table B02.
Таблица B02Table B02
[0073] Из приведенных таблиц видно, что количество сохраняемых величин крайне велико. Для уменьшения этого количества, т.е. для уменьшения количества фильтров, хранимых в банке 103 фильтров, в настоящем изобретении предлагается использовать следующие принципы в качестве условий совпадения смещений пикселей.[0073] From the above tables it is seen that the number of stored values is extremely large. To reduce this amount, i.e. to reduce the number of filters stored in the
[0074] Условие совпадения смещений пикселей (1) - если два набора смещений совпадают с точностью до перемены порядка входных изображений, то и вычисленные фильтры будут совпадать с точностью до порядка изображений.[0074] The condition for the coincidence of pixel offsets (1) is that if two sets of offsets coincide up to a change in the order of input images, then the calculated filters will coincide up to an order of images.
[0075] Условие совпадения смещений пикселей (2) - если в двух наборах смещений и смещения совпадают с точностью до замены координат , то и вычисленные фильтры будут совпадать с точностью до порядка координатных осей.[0075] Condition for matching pixel offsets (2) - if in two sets of offsets and displacements coincide up to a change of coordinates , then the calculated filters will coincide up to the order of the coordinate axes.
[0076] Условие совпадения смещений пикселей (3) - если в двух наборах смещений и смещения совпадают с точностью до целочисленных смещений и : , то вычисленные фильтры будут совпадать, а при применении фильтров пиксели из изображений низкого разрешения следует брать с учетом смещений и .[0076] Condition for matching pixel offsets (3) - if in two sets of offsets and displacements coincide up to integer displacements and : , then the calculated filters will coincide, and when applying filters, pixels from low-resolution images should be taken taking into account the offsets and .
[0077] Условие совпадения смещений пикселей (4) - если в двух наборах смещений и , смещения совпадают с точностью до знака , где , то вычисленные фильтры будут совпадать с точностью до зеркального отображения относительно осей абсцисс и ординат, соответственно.[0077] Condition for matching pixel offsets (4) - if in two sets of offsets and , displacements coincide up to a sign where , then the calculated filters will coincide up to a mirror image relative to the abscissa and ordinate, respectively.
[0078] Условие совпадения смещений пикселей (5) если в наборе смещений некоторые смещения совпадают, например, , то в наборе фильтров можно хранить значения, соответствующие только одному из этих изображений.[0078] A condition for matching pixel offsets (5) if some offsets coincide in the set of offsets, for example, , then in the filter set you can store values that correspond to only one of these images.
[0079] На примере показано, как можно применить эти принципы для сжатия банка фильтров в 1-й строке таблицы (изображение в формате RGB, ). Количество фильтров в исходном банке фильтров оценивается как . При рассматриваются следующие наборы смещений (предполагая ):[0079] An example shows how these principles can be applied to compress a filter bank in the 1st row of a table (RGB image, ) The number of filters in the original filter bank is estimated as . At the following sets of offsets are considered (assuming ):
Таблица B03Table B03
[0080]Благодаря свойству (3) мы можем не включать в рассматриваемый набор смещения величины и т.п. В 6-8 столбцах таблицы перечислены наборы, которые могут быть получены из текущего набора благодаря свойствам (1) и (2). В 9-й графе выбраны по порядку те наборы, которые необходимы для порождения всех прочих. В рассматриваемом случае достаточно рассмотреть 7 из 16 наборов. В настоящем примере свойство (4) не было применено, однако, если рассмотреть , то применение свойства (4) позволит сократить количество рассматриваемых смещений с 256 до 34.[0080] Due to property (3), we may not include the quantities etc. The 6-8 columns of the table list the sets that can be obtained from the current set due to properties (1) and (2). In the 9th column, those sets are selected in order that are necessary for generating all the others. In this case, it suffices to consider 7 of the 16 sets. In the present example, property (4) was not applied, however, if we consider , then the use of property (4) will reduce the number of displacements under consideration from 256 to 34.
[0081] При увеличении изображения в раз для порождения каждого блока выходного изображения размером фильтры для получения каждой точки можно параметризовать дробным смещением между интерполируемой точкой и ближайшими точками из изображений низкого разрешения. Каждый пиксель из блока можно охарактеризовать дробным смещением относительно его верхнего левого угла в координатах низкого разрешения. Например, для пиксели из блока соответствуют смещениям , ,; ,, [0081] When enlarging an image in times to spawn each output image block of size Filters for obtaining each point can be parameterized with a fractional shift between the interpolated point and the nearest points from low-resolution images. Each pixel from the block can be characterized by a fractional shift relative to its upper left corner in low-resolution coordinates. For example, for pixels from block correspond to offsets , , ; , ,
[0082] Предположим, имеется набор смещений где - номер текущего набора среди перенумерованных всевозможных смещений, тогда каждый фильтр, соответствующий этому набору, можно характеризовать смещением , где , а и пробегают всевозможные значения от 0 до . Тогда фильтры, соответствующие некоторым смещениям и (т.е. могут рассматриваться фильтры, построенные для разных наборов смещений и для разных дробных смещений относительно верхнего левого угла блока), будут удовлетворять свойствам, аналогичным свойствам (1)-(5).[0082] Suppose there is a set of offsets Where - the number of the current set among the renumbered all kinds of offsets, then each filter corresponding to this set can be characterized by an offset where , but and run through all sorts of values from 0 to . Then the filters corresponding to some offsets and (i.e., filters constructed for different sets of displacements and for different fractional displacements relative to the upper left corner of the block can be considered) will satisfy properties similar to properties (1) - (5).
[0083] Условие совпадения смещений пикселей (6) - если смещения и совпадают с точностью до целочисленных сдвигов, то вычисленные фильтры будут совпадать, а при применении фильтров пиксели из изображений низкого разрешения следует брать с учетом соответствующих сдвигов.[0083] Condition for matching pixel offsets (6) - if offsets and coincide up to integer shifts, then the calculated filters will coincide, and when applying filters, pixels from low-resolution images should be taken taking into account the corresponding shifts.
[0084] Условие совпадения смещений пикселей (7) - если смещения и совпадают с точностью до перемены порядка входных изображений, то и вычисленные фильтры будут совпадать с точностью до порядка изображений.[0084] The condition for matching pixel offsets (7) is if the offsets and coincide up to a change in the order of input images, then the calculated filters will coincide up to an order of images.
[0085] Условие совпадения смещений пикселей (8) - если смещения и совпадают с точностью до замены координат , то и вычисленные фильтры будут совпадать с точностью до порядка координатных осей.[0085] Condition for matching pixel offsets (8) - if offsets and coincide up to a change of coordinates , then the calculated filters will coincide up to the order of the coordinate axes.
[0086] Условие совпадения смещений пикселей (9) - если смещения и совпадают с точностью до знака, то вычисленные фильтры будут совпадать с точностью до зеркального отображения относительно осей абсцисс и ординат, соответственно.[0086] Condition for matching pixel offsets (9) - if offsets and coincide up to a sign, then the calculated filters will coincide up to a mirror image relative to the abscissa and ordinate, respectively.
[0087] Условие совпадения смещений пикселей (10) если смещении некоторые пары элементов совпадают, например, , то в наборе фильтров можно хранить значения, соответствующие только одному из изображений с номерами и .[0087] The condition for matching pixel offsets (10) if the offset some pairs of elements match, for example, , then in the filter set you can store values corresponding to only one of the images with numbers and .
[0088] Покажем применение данных свойств на том же примере. Для 7 наборов смещений, входящих в сокращенный набор (Таблица B03) составим вектора смещений для s.[0088] We show the application of these properties in the same example. For 7 sets of displacements included in the reduced set (Table B03), we compose the displacement vectors for s .
Таблица B04Table B04
[0089] Пользуясь свойством (6) преобразуем смещения из Таблицы B04 в диапазон 0...1.[0089] Using property (6), we transform the offsets from Table B04 to the range 0 ... 1.
Таблица B05Table B05
[0090] Для удобства дальнейшего анализа сгруппируем элементы из Таблицы B05 в соответствии с количеством нулей.[0090] For the convenience of further analysis, group the elements from Table B05 according to the number of zeros.
Таблица B06Table B06
[0091] Некоторые из элементов, перечисленных в 6-м столбце Таблицы B07 можно привести один к другому с использованием свойств (6) и (7).[0091] Some of the elements listed in the 6th column of Table B07 can be reduced to one another using properties (6) and (7).
Таблица B07Table B07
[0092] Свойство (8) полностью аналогично свойству (4), поэтому оно может быть задействовано при больших коэффициентах увеличения. Смещения, из которых благодаря свойствам (6)-(8) можно породить все прочие смещения приведены в Таблице B08. Всего можно ограничиться рассмотрением 13 смещений. Пользуясь свойством (10) можно также хранить лишь некоторое подмножество фильтров, соответствующее каждому смещению. Количество фильтров для каждого смещения указана в 4-м столбце Таблицы B08. Таким образом, для получения всех пикселей изображения высокого разрешения для любого смещения достаточно сохранения 26 фильтров вместо 192 исходных.[0092] Property (8) is completely similar to property (4), therefore, it can be used at high magnification factors. Displacements from which due to properties (6) - (8) all other offsets can be generated are given in Table B08. In total, we can limit ourselves to considering 13 biases. Using property (10), you can also store only a subset of filters corresponding to each bias. The number of filters for each offset is indicated in the 4th column of Table B08. Thus, to obtain all the pixels of a high-resolution image for any offset, it is enough to save 26 filters instead of 192 original ones.
Таблица B08Table B08
[0093] Результат применения метода сжатия для 3х входных изображений приведен в таблице B09[0093] The result of applying the compression method for 3 input images is shown in table B09
Таблица B09Table B09
[0094] На фиг. 2 изображена блок-схема другого варианта осуществления устройства 100 для обработки данных для сверхразрешения, в котором учитывается направленность текстуры изображения при получении изображения высокого разрешения из набора изображений низкого разрешения одной сцены.[0094] FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of a super-resolution
[0095] В представленном на фиг. 2 варианте осуществления устройство 100 для обработки данных для сверхразрешения дополнительно включает в себя блок 105 оценки направления текстуры, который предназначен для определения направлений текстуры изображений низкого разрешения. Кроме того, в этом варианте осуществления наборы фильтров, хранящихся в банке фильтров, включают в себя наборы ненаправленных фильтров и наборы направленных фильтров. Ненаправленные фильтры представляют собой фильтры, ассоциированные с областями изображения, содержащими ненаправленную текстуру, а направленные фильтры представляют собой фильтры, ассоциированные с областями изображения, содержащими направленную текстуру.[0095] In the embodiment of FIG. 2 of the embodiment, the super resolution
[0096] Блок 102 выбора фильтров дополнительно выполнен с возможностью выбора либо наборов ненаправленных фильтров, либо наборов направленных фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения, определенных блоком 105 оценки направления текстуры.[0096] The
[0097] Блок 105 оценки направления текстуры выполняет определение направлений текстуры изображений низкого разрешения следующим образом.[0097] The texture
[0098] Традиционно для оценки локального направления используют структурный тензор. Для этого составляют симметричную матрицу размером 2×2 структурного тензора, состоящую из сумм квадратов вертикальных и горизонтальных градиентов яркостей пикселей (изменений яркостей пикселей), вычисленных в некоторой окрестности, а также суммы произведений вертикальных и горизонтальных градиентов яркостей пикселей:[0098] Traditionally, a structural tensor is used to estimate the local direction. For this, a 2 × 2 symmetric matrix of the structural tensor is made up of the sums of squares of vertical and horizontal pixel brightness gradients (changes in pixel brightness) calculated in a certain neighborhood, as well as the sum of the products of vertical and horizontal pixel brightness gradients:
[0099] Затем вычисляют собственные числа
где
[0100] При обработке изображений в формате RGB градиенты вычисляют как:[0100] When processing images in RGB format, gradients are calculated as:
, где - пиксель изображения с координатами и . where - image pixel with coordinates and .
[0101] Для реализации настоящего изобретения была разработана специальная методика для вычисления структурного тензора для байеровских изображений, в которой градиенты вычисляются согласно следующим формулам:[0101] To implement the present invention, a special technique has been developed for calculating the structural tensor for Bayer images, in which the gradients are calculated according to the following formulas:
- в точках байеровского шаблона типа r и b градиенты в зеленом канале вычисляются согласно формулам:- at the points of a Bayer pattern of type r and b, the gradients in the green channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа r градиенты в синем канале вычисляется согласно формулам:- at the points of a Bayer pattern of type r, the gradients in the blue channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа r градиенты в красном канале вычисляется согласно формулам:- at the points of a Bayer pattern of type r, the gradients in the red channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа b градиенты в красном канале вычисляется согласно формулам:- at the points of a Bayer pattern of type b, the gradients in the red channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа b градиенты в синем канале вычисляется согласно формулам:- at the points of a Bayer pattern of type b, the gradients in the blue channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа g1 горизонтальный градиент красного канала и вертикальный градиент синего канала вычисляются согласно формулам:- at the points of the Bayer pattern type g1, the horizontal gradient of the red channel and the vertical gradient of the blue channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа g2 горизонтальный градиент синего канала и вертикальный градиент красного канала вычисляются согласно формулам:- at the points of the Bayer pattern type g2, the horizontal gradient of the blue channel and the vertical gradient of the red channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа g1 горизонтальный градиент синего канала и вертикальный градиент красного канала вычисляются согласно формулам:- at the points of the Bayer pattern type g1, the horizontal gradient of the blue channel and the vertical gradient of the red channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа g2 горизонтальный градиент красного канала и вертикальный градиент синего канала вычисляются согласно формулам:- at the points of the Bayer pattern type g2, the horizontal gradient of the red channel and the vertical gradient of the blue channel are calculated according to the formulas:
- в точках байеровского шаблона типа g1 и g2 градиенты в зеленом канале вычисляются согласно формулам:- at the points of the Bayer pattern type g1 and g2, the gradients in the green channel are calculated according to the formulas:
- для каждой точки входного изображения градиенты вычисляются согласно формулам:- for each point of the input image, the gradients are calculated according to the formulas:
[0102] Составление матрицы и поиск ее собственных векторов и значений производятся также, как это производится и для изображений в формате RGB, однако перед вычислением доминирующего направления, вектора приводятся к первому или второму квадранту способом, показанным на фиг. 4. После вычисления арктангенса эта величина квантуется на выбранное количество уровней (например, N=8, N=16 или N=32) и прибавляется единица (нулевой банк фильтров предусмотрен для ненаправленных текстур). Это число указывает номер банка фильтров, который следует использовать при выборе набора фильтров для каждой точки.[0102] the compilation of the matrix and search for its own vectors and values are produced in the same way as for RGB images, however, before calculating the dominant direction, the vectors are reduced to the first or second quadrant in the manner shown in FIG. 4. After calculating the arc tangent, this value is quantized to the selected number of levels (for example, N = 8, N = 16 or N = 32) and one is added (a zero filter bank is provided for non-directional textures). This number indicates the number of filter banks to use when selecting a filter set for each point.
[0103] Для получения изображения высокого разрешения в результате обработки изображений низкого разрешения методом сверхразрешения могут быть учтены дополнительные ограничения, такие, как шум, присутствующий во входных изображениях низкого разрешения, недостоверная оценка смещений пикселей в некоторых областях изображений низкого разрешения или объективная невозможность оценить смещения пикселей в силу резкого изменения изображений, например, вызванного сменой освещения, а также наличие остаточных цветовых артефактов в выходном изображении. Также при получении изображения высокого разрешения могут быть использованы параметры, максимально соответствующие характеристикам конкретного устройства, которым сняты изображения низкого разрешения.[0103] Additional restrictions, such as noise present in low-resolution input images, inaccurate estimation of pixel offsets in some areas of low-resolution images, or objective impossibility to estimate pixel offsets, may be considered to obtain a high-resolution image as a result of processing super-resolution low-resolution images. due to a sharp change in images, for example, caused by a change in lighting, as well as the presence of residual color artifacts in the output a battle. Also, when obtaining a high-resolution image, parameters that are most suitable for the characteristics of a particular device that captured low-resolution images can be used.
[0104] Вариант осуществления устройства 100 для обработки данных для сверхразрешения, изображенный на фиг. 3 позволяет решить вышеприведенные проблемы. Устройство 100 для обработки данных для сверхразрешения дополнительно содержит блок 106 предобработки, который учитывая параметры съемки изображений низкого разрешения, осуществляет адаптивное шумоподавление, в частности трехмерное шумоподавление (3DNR). Кроме того, устройство 100 для обработки данных для сверхразрешения дополнительно содержит блок 107 оценки карты достоверности, который генерирует карту достоверности представляющую достоверность вычисления смещений пикселей. Карта достоверности выявляет пиксели, для которых смещение с большой вероятностью определено неправильно.[0104] An embodiment of the super-resolution
[0105] Устройство 100 для обработки данных для сверхразрешения, содержащее блок 106 предобработки и блок 107 оценки карты достоверности может обрабатывать как изображения в формате RGB, так и байеровские изображения.[0105] An ultra-resolution
[0106] Блок 101 оценки смещения не использует данные, полученные после 3DNR, так как для получения более надежного результата целесообразно использовать изображения, не подвергнутые 3DNR.[0106] The offset
[0107] Банк 103 фильтров модифицируется таким образом, чтобы при восстановлении изображения высокого разрешения по k входным изображениям низкого разрешения хранить фильтры, вычисленные для k, k-1, k-2,…1 изображений низкого разрешения.[0107] The
[0108] Блок 102 выбора фильтров модифицируется таким образом, чтобы в случае, если для текущего пикселя смещение не для всех входных изображений низкого разрешения вычислено достоверно, то выбираются фильтры для восстановления по изображениям низкого разрешения на основе дробных смещений пикселей из тех изображений низкого разрешения, для которых смещение вычислено достоверно.[0108] The
[0109] Блок 104 получения изображения высокого разрешения применяет метод сверхразрешения к изображениям низкого разрешения, прошедшим предобработку с учетом областей изображений, где смещения пикселей вычислены неправильно. Области изображений, где смещения пикселей неправильно вычислены, указаны в карте достоверности.[0109] The high-resolution image acquisition unit 104 applies the super-resolution method to low-resolution images that have been pre-processed taking into account image areas where pixel offsets are not correctly calculated. Areas of images where pixel offsets are not correctly calculated are indicated on the confidence map.
[0110] Если смещения пикселей вычислены достоверно для всех k входных изображений низкого разрешения, блок 104 получения изображения высокого разрешения выполняет вычисление пикселей изображения высокого разрешения с использованием фильтров для k изображений и пикселей входных изображений из k изображений низкого разрешения, подвергнутых 3DNR.[0110] If the pixel offsets are calculated reliably for all k low-resolution input images, the high-resolution image obtaining unit 104 calculates the pixels of the high-resolution image using filters for k images and the pixels of the input images from k low-resolution images subjected to 3DNR.
[0111] Если смещения пикселей вычислены достоверно не для всех k входных изображений низкого разрешения, блок 104 получения изображения высокого разрешения выбирает входные пиксели из тех изображений низкого разрешения, для которых достоверно вычислены целочисленные смещения пикселей, вычисляет пиксели изображения высокого разрешения с использованием фильтров для восстановления по изображениям низкого разрешения, полученным из блока 102 набора фильтров.[0111] If the pixel offsets are not calculated reliably for all k input low-resolution images, the high-resolution image acquisition unit 104 selects the input pixels from those low-resolution images for which integer pixel offsets are reliably calculated, calculates the pixels of the high-resolution image using filters for reconstruction low-resolution images obtained from
[0112] Блок 106 предобработки определяет параметры шумоподавления для всех пикселей в изображениях низкого разрешения, включающие в себя модель шума, размер фрагмента изображения, радиус поиска для соседних фрагментов изображения и зависимость стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей; вычисляет текстурно-зависимые коэффициенты шумоподавления на основе изменений яркости пикселей, при этом каждый текстурно-зависимый коэффициент шумоподавления вычисляется для каждого пикселя изображений низкого разрешения; оценивает значения стандартного отклонения шума пикселей с использованием зависимости стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей, текстурно-зависимых коэффициентов шумоподавления и коэффициента шумоподавления, заданного пользователем; и выполняет 3DNR на наборе изображений низкого разрешения на основе параметров шумоподавления и оцененных значений стандартного отклонения шума пикселей для получения изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом.[0112] The
[0113] Текстурно-зависимые коэффициенты шумоподавления представляют оценку степени текстурирования изображения и указывают области, потенциально содержащие высокочастотные детали, которые могут быть восстановлены при помощи операций сверхразрешения, и для которых с целью обеспечения лучшего визуального качества 3DNR должно проводиться в меньшем объеме, чем для нетекстурированных областей и областей, имеющих одно доминирующее направление.[0113] Texture-dependent noise reduction coefficients represent an estimate of the degree of texturing of the image and indicate areas that potentially contain high-frequency parts that can be reconstructed using superresolution operations, and for which, in order to provide better visual quality, 3DNR should be carried out to a lesser extent than for non-textured areas and areas having one dominant direction.
[0114] 3DNR определяется моделью шума, которая может быть Гауссовской или Пуассоновской; размером фрагмента изображения r, с которым производится сравнение других фрагментов изображения, с которыми производится усреднение; радиусом поиска соседних фрагментов R, который определяет максимальное расстояние, на котором могут находится фрагменты изображения, усредняемые с текущим фрагментом; оцененными значениями стандартного отклонения шума пикселей в данной точке изображения , используемой для вычисления весовых коэффициентов фильтра, которые используются для вычисления усредненных значений пикселей.[0114] 3DNR is determined by the noise model, which may be Gaussian or Poisson; the size of the image fragment r, with which the comparison of other image fragments with which the averaging is performed; the search radius of neighboring fragments R, which determines the maximum distance at which fragments of the image averaged with the current fragment can be located; estimated values of the standard deviation of pixel noise at a given point in the image used to calculate filter weights that are used to calculate average pixel values.
[0115] Модель шума , размер фрагмента изображения , радиус поиска соседних фрагментов и зависимость стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей определяются для всего изображения в зависимости от времени экспозиции и коэффициента усиления при этом большему времени выдержки и большему коэффициенту усиления соответствует Гауссова модель и меньшие значения радиусов, а меньшему времени выдержки и меньшему коэффициенту усиления соответствует Пуассоновская модель и большие значения радиусов. При этом конкретный способ выбора определяется данными из калибровочных таблиц, данные которых определяются экспериментально, либо сообщаются производителем камеры.[0115] The noise model , image fragment size , the radius of the search for neighboring fragments and dependence of the standard deviation of pixel noise on pixel brightness determined for the whole image depending on exposure time and gain in this case, the Gaussian model and smaller radii correspond to a longer exposure time and a larger gain, and the Poisson model and large radii correspond to a shorter exposure time and a smaller gain. In this case, the specific selection method is determined by the data from the calibration tables, the data of which are determined experimentally, or reported by the camera manufacturer.
[0116] Текстурно-зависимые коэффициенты шумоподавления вычисляют с использованием следующих шагов:[0116] Texture-dependent noise reduction coefficients are calculated using the following steps:
- для входного изображения выполняют гамма-коррекцию значений яркости пикселей изображений низкого разрешения;- for the input image, gamma correction of the brightness values of pixels of low-resolution images is performed;
- для каждого пикселя входного изображения низкого разрешения вычисляют второе собственное число
- выполняют пороговое преобразование
- выполняют нормализацию преобразованных значений
- производят сглаживание нормализованных значений
- инвертируют сглаженные значения
[0117] Оцененное значение стандартного отклонения шума пикселей вычисляется отдельно для каждого пикселя с координатами как произведение коэффициента шумоподавления , заданного пользователем, текстурно-зависимого коэффициента шумоподавления и зависимости отклонения шума пикселей от яркости пикселей . Средняя яркость вычисляется с использованием низкочастотного фильтра, известного из уровня техники.[0117] Estimated pixel noise standard deviation calculated separately for each pixel with coordinates as a product of noise reduction user-defined texture-dependent noise reduction and Dependence of Pixel Noise Deviation on Pixel Brightness . Average brightness calculated using a low-pass filter known in the art.
[0118] Коэффициент шумоподавления определяет предпочтения пользователя с точки относительно компромисса между уровнем шумоподавления и уровнем сохранения и восстановления высокочастотных деталей изображения.[0118] Noise reduction ratio determines the user's preferences from the point regarding the compromise between the level of noise reduction and the level of preservation and restoration of high-frequency image details.
[0119] Определение параметров шумоподавления и вычисление текстурно-зависимых коэффициентов шумоподавления выполняются одинаково, как для изображений низкого разрешения в формате RGB, так и байеровских изображений низкого разрешения.[0119] The determination of noise reduction parameters and the calculation of texture-dependent noise reduction coefficients are performed in the same way for both low-resolution RGB images and low-resolution Bayer images.
[0120] 3DNR для входных изображений в формате RGB производят в соответствии с известными методами, использующими оценку шума.[0120] 3DNR for input images in the RGB format is produced in accordance with known methods using noise estimation.
[0121] Для каждого пикселя входных изображений низкого разрешения результирующий пиксель изображений низкого разрешения, подвергнутых 3DNR, вычисляется как сумма взвешенных значений этого пикселя и соседних пикселей, лежащих не далее чем от текущего пикселя. При этом индивидуальный вес каждого пикселя , соседнего с определяется как экспоненциальная функция от квадрата расстояния между фрагментами изображения низкого разрешения, в которых находятся пиксели и , с обратным знаком, деленного на квадрат оцененного значения стандартного отклонения шума пикселей , а затем делится на сумму индивидуальных весов для всех усредняемых пикселей.[0121] For each pixel low resolution input images resulting pixel low-resolution images subjected to 3DNR is calculated as the sum of the weighted values of this pixel and neighboring pixels lying no further than from the current pixel. In this case, the individual weight of each pixel adjacent to defined as an exponential function of the squared distance between fragments of the low-resolution image in which the pixels are located and , with the opposite sign, divided by the square of the estimated value of the standard deviation of pixel noise , and then divided by the sum of the individual weights for all averaged pixels.
[0122] При использовании Гауссовской модели шума расстояние вычисляют как сумму квадратов разностей пикселей, лежащих не дальше от текущего пикселя , и соответствующих пикселей, лежащих на таком же расстоянии.[0122] When using the Gaussian noise model, the distance calculated as the sum of the squares of the differences of pixels lying no further from current pixel , and corresponding pixels lying at the same distance.
[0123] При использовании Пуассоновской модели расстояние вычисляют как сумму функций от двух аргументов для пикселей, лежащих не дальше от текущего пикселя , и соответствующих пикселей, лежащих на таком же расстоянии от где [0123] When using the Poisson model, the distance calculated as the sum of functions from two arguments for pixels no further from current pixel , and corresponding pixels lying at the same distance from Where
[0124] Пиксели могут браться как только из текущего, так и из нескольких входных изображений низкого разрешения, включая изображение низкого разрешения, из которого взят пиксель .[0124] Pixels can be taken both from the current and from several low-resolution input images, including a low-resolution image from which a pixel is taken .
[0125] Реализация 3DNR для байеровских изображений отличается тем, что усредняют только пиксели, принадлежащие одному и тому же цветовому каналу. Реализация 3DNR для байеровских изображений отличается также тем, что при вычислении расстояния учитываются только пиксели, принадлежащие одному и тому же цветовому каналу.[0125] The implementation of 3DNR for Bayer images differs in that only pixels belonging to the same color channel are averaged. The 3DNR implementation for Bayer images is also different in that when calculating the distance only pixels belonging to the same color channel are taken into account.
[0126] Реализация 3DNR для байеровских изображений отличается тем, что при вычислении средней яркости используют только пиксели, принадлежащие тому же цветовому каналу, что и текущий пиксель. В одной реализации для вычисления средней яркости можно использовать фильтрацию с фильтром , с последующим сглаживанием с помощью фильтра в форме диска, известного из уровня техники.[0126] The implementation of 3DNR for Bayer images is different in that when calculating the average brightness use only pixels that belong to the same color channel as the current pixel. In one implementation, filtering with a filter can be used to calculate average brightness , followed by smoothing using a filter in the form of a disk, known from the prior art.
[0127] Блок 107 оценки карты достоверности генерирует карту достоверности с использованием набора изображений низкого разрешения и наборов смещений пикселей, при этом карта достоверности представляет достоверность вычисления смещений пикселей.[0127] The
[0128] Для компенсации возможных ошибок, полученных при вычислении смещений пикселей или изменений в сцене, при которых разница между соседними изображениями низкого разрешения очень велика, выполняется обработка с использованием карты достоверности. В обработке с использованием карты достоверности для вычисления изображения высокого разрешения используются только те пиксели, смещения которых вычислены достоверно.[0128] To compensate for possible errors obtained in calculating pixel offsets or changes in the scene at which the difference between adjacent low-resolution images is very large, processing using a validity map is performed. In processing using a confidence map, only pixels whose offsets are calculated reliably are used to compute a high-resolution image.
[0129] Карта достоверности M имеет размерность W x H x k, где W и H - количество пикселей по вертикали и горизонтали, соответственно, для изображения высокого разрешения, которое должно быть получено из входных изображений низкого разрешения, имеющих размер W/s x H/s, а k - количество входных изображений низкого разрешения. Каждый элемент карты достоверности может принимать значения 1 для пикселей, смещение которых вычислено достоверно, и 0 - для пикселей, смещение которых вычислено недостоверно. Смещения всех пикселей первого изображения низкого разрешения принимается нулевым и считается достоверным.[0129] The confidence map M has a dimension W x H xk, where W and H are the number of pixels vertically and horizontally, respectively, for a high resolution image to be obtained from low resolution input images having a size of W / sx H / s , and k is the number of input low-resolution images. Each element of the reliability map can take values 1 for pixels whose displacement is calculated reliably, and 0 for pixels whose displacement is calculated unreliably. The displacement of all pixels of the first low-resolution image is assumed to be zero and considered reliable.
[0130] Карту достоверности для входных изображений низкого разрешения в формате RGB вычисляют с использованием следующих шагов:[0130] A validity map for low-resolution input RGB images is calculated using the following steps:
- для входных изображений низкого разрешения кроме первого изображения низкого разрешения выполняют компенсацию смещений пикселей с использованием вычисленных смещений пикселей и получают скомпенсированные изображения низкого разрешения, причем компенсация смещения пикселей выполняется любым методом, известным в уровне техники;- for the input low-resolution images, in addition to the first low-resolution image, pixel offsets are compensated using the calculated pixel offsets and compensated low-resolution images are obtained, the pixel offset being compensated by any method known in the art;
- для всех скомпенсированных изображений низкого разрешения выполняют баланс белого, гамма-коррекцию, Гауссовскую фильтрацию и преобразование в цветовое пространство LST согласно формулам , причем баланс белого, гамма-коррекция, Гауссовская фильтрация выполняется методом, известным в уровне техники;- for all compensated low-resolution images, white balance, gamma correction, Gaussian filtering and conversion to LST color space are performed according to the formulas moreover, white balance, gamma correction, Gaussian filtering is performed by a method known in the prior art;
- вычисляют попиксельно Евклидово расстояние между пикселями в первом изображений низкого разрешения в пространстве LST и пикселями скомпенсированных изображений низкого разрешения в пространстве LST, проводят фильтрацию вычисленных Евклидовых расстояний с помощью низкочастотного фильтра, известного в уровне техники, и выполняют нелинейное преобразование, согласно уравнению: ;- calculate the pixel-by-pixel Euclidean distance between the pixels in the first low-resolution image in the LST space and the pixels of the compensated low-resolution images in the LST space, filter the calculated Euclidean distances using a low-pass filter, known in the prior art, and perform non-linear transformation according to the equation: ;
- вычисляют попиксельно индекс SSIM (индекс структурного сходства) между первым изображением низкого разрешения в пространстве LST и каждым из скомпенсированных изображений низкого разрешения в пространстве LST, количество которых равно k-1, и присваивают индексу SSIM значение 0 для тех пикселей, для которых значение индекса SSIM отрицательно;- compute the pixel-by-pixel SSIM index (structural similarity index) between the first low-resolution image in the LST space and each of the compensated low-resolution images in the LST space, the number of which is k-1, and set the SSIM index to 0 for those pixels for which the index value SSIM is negative;
- вычисляют для каждого пикселя скомпенсированных изображений низкого разрешения в пространстве LST частное произведения фильтрованного, нелинейно преобразованного Евклидова расстояния и индекса SSIM и суммы фильтрованного, нелинейно преобразованного Евклидова расстояния и индекса SSIM для получения промежуточной карты, состоящей из значений частного, вычисленных для пикселей скомпенсированных изображений низкого разрешения в пространстве LST, и значений для пикселей первого изображения низкого разрешения, каждому из которых присвоена 1, причем полученная промежуточная карта имеет размер W/s x H/s x k;- calculate for each pixel of the compensated low-resolution images in the LST space the quotient of the product of the filtered, nonlinearly converted Euclidean distance and the SSIM index and the sum of the filtered, nonlinearly converted Euclidean distance and the SSIM index to obtain an intermediate map consisting of quotient values calculated for pixels of the compensated low resolution in LST space, and values for pixels of the first low-resolution image, each of which is assigned 1 moreover, the resulting intermediate map has a size of W / s x H / s x k;
- масштабируют промежуточную карту так, чтобы сделать ее размер равным W x H x k;- scale the intermediate map so as to make its size equal to W x H x k;
- вычисляют карту достоверности путем порогового преобразования масштабированной промежуточной карты, при этом значениям частного, превышающим порог, присваивают 1, остальным значениям частного присваивают 0, а значения для пикселей первого изображения низкого разрешения оставляют равными 1. Порог выбирается пользователем и отражает представление пользователя о том, какие ошибки вычисления смещений пикселей считать неприемлемыми.- calculate the confidence map by threshold transformation of the scaled intermediate map, while the values of the quotient exceeding the threshold are assigned 1, the remaining values of the quotient are assigned 0, and the values for the pixels of the first low-resolution image are left at 1. The threshold is selected by the user and reflects the user's perception of which errors in calculating pixel offsets are considered unacceptable.
[0131] Вычисление карты достоверности для байеровских изображений отличается тем, что компенсацию смещений пикселей выполняют с использованием следующих шагов:[0131] Calculation of a confidence map for Bayer images is characterized in that compensation for pixel offsets is performed using the following steps:
- разделяют пиксели всех входных изображений низкого разрешения на отдельные цветовые каналы G1, G2, R и B, как изображено на фиг. 5 в качестве неограничивающего примера;- divide the pixels of all input low-resolution images into separate color channels G1, G2, R and B, as shown in FIG. 5 as a non-limiting example;
- суммируют пиксели цветовых каналов G1 и G2 с одинаковыми позициями во всех входных изображениях низкого разрешения и делят полученные суммы пикселей цветовых каналов G1 и G2 на 2, чтобы получить канал G.- summarize the pixels of the color channels G1 and G2 with the same positions in all input low-resolution images and divide the resulting sums of pixels of the color channels G1 and G2 by 2 to obtain channel G.
[0132] Остальные операции для вычисления карты достоверности для байеровских изображений являются такими же, как и для изображений в формате RGB.[0132] The rest of the operations for calculating the confidence map for Bayer images are the same as for images in RGB format.
[0133] Блок 105 оценки направления текстуры определяет направления текстуры в изображениях низкого разрешения с уменьшенным шумом, полученных блоком 106 предобработки.[0133] The texture
[0134] Блок 102 выбора фильтров выбирает либо наборы ненаправленных фильтров, либо наборы направленных фильтров на основе карты достоверности, наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения с уменьшенным шумом.[0134] The
[0135] Блок 104 получения изображения высокого разрешения получает изображения высокого разрешения в формате RGB посредством вычисления пикселей изображения высокого разрешения с использованием карты достоверности, набора изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей.[0135] The high-resolution image acquisition unit 104 obtains high-resolution images in RGB format by computing pixels of a high-resolution image using a confidence map, a set of low-resolution, low-noise images, selected filter sets, and sets of integer pixel offsets.
[0136] Операции получения изображения высокого разрешения с использованием карты достоверности и набора изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом (подвергнутых 3DNR) выполняются блоком 104 получения изображения высокого разрешения одинаково как для входных изображений низкого разрешения в формате RGB, так и входных байеровских изображений низкого разрешения с учетом отличий, описанных выше в подробном описании получения изображения высокого разрешения блоком 104 получения изображения высокого разрешения.[0136] The operations of acquiring a high-resolution image using a validity map and a set of low-resolution images with reduced noise (subjected to 3DNR) are performed by the high-resolution image acquiring unit 104 in the same way for both low-resolution input RGB images and low-resolution input Buyer images with taking into account the differences described above in the detailed description of obtaining a high resolution image by the high resolution image obtaining unit 104.
[0137] Для осуществления фильтрации цветовых артефактов, оставшихся в изображении высокого разрешения устройство 100 для обработки данных для сверхразрешения дополнительно содержит блок 108 постобработки. Вариант осуществления устройства 100 для обработки данных для сверхразрешения, содержащего блок 108 постобработки предназначен для обработки только байеровских изображений.[0137] To filter the color artifacts remaining in the high-resolution image, the super-resolution
[0138] Блок 108 постобработки выполняет преобразование изображения высокого разрешения в формате RGB, полученного модулем получения изображения высокого разрешения, в изображение в формате YUV. Затем блок 108 постобработки обрабатывает изображение в формате YUV посредством: вычисления карты стандартных отклонений пикселей в канале Y методом скользящего окна, вычисления опорного канала Ref для кросс-билатеральной фильтрации путем сглаживания карты стандартных отклонений пикселей с помощью гауссовской фильтрации, и выполнения кросс-билатеральной фильтрации каналов U и V с использованием опорного канала Ref. После обработки изображения в формате YUV блок 108 постобработки выполняет обратное преобразование обработанного изображения в формате YUV в прошедшее постобработку изображение высокого разрешения в формате RGB.[0138] The post-processing unit 108 converts the high-resolution RGB image obtained by the high-resolution image acquiring module into an YUV image. Then, the post-processing unit 108 processes the YUV image by: calculating a map of standard deviations of pixels in channel Y using a sliding window method, calculating a reference channel Ref for cross-bilateral filtering by smoothing a map of standard deviations of pixels using Gaussian filtering, and performing cross-channel filtering of channels U and V using the reference channel Ref. After processing the image in the YUV format, the post-processing unit 108 inversely converts the processed image in the YUV format to the post-processed high-resolution image in the RGB format.
[0139] Предложенный способ обработки данных для сверхразрешения предназначен для получения изображения высокого разрешения из набора изображений низкого разрешения одной сцены. Способ обработки данных для сверхразрешения может выполняться как с входными изображениями в формате RGB, так и с входными байеровскими изображениями, причем операция демозаикинга для преобразования байеровских изображений в изображения в формате RGB не требуется. Способ обработки данных для сверхразрешения выполняется описанным выше устройством 100 для обработки данных для сверхразрешения. Операции, выполняемые блоками устройства 100 для обработки данных для сверхразрешения, полностью соответствуют операциям, выполняемым на этапах способа обработки данных для сверхразрешения. Поскольку операции, выполняемые блоками устройства 100 для обработки данных для сверхразрешения, подробно описаны выше, то подробное описание операций, содержащихся в этапах способа обработки данных для сверхразрешения, опушено.[0139] The proposed super-resolution data processing method is for obtaining a high resolution image from a set of low resolution images of one scene. The method of processing data for super-resolution can be performed both with input images in RGB format and with input Bayer images, and a demoicing operation for converting Bayer images into images in RGB format is not required. The method of processing data for super-resolution is performed by the
[0140] В одном варианте осуществления способ обработки данных для сверхразрешения содержит этапы, на которых: принимают набор изображений низкого разрешения одной сцены; получают наборы смещений пикселей для изображений низкого разрешения для всех пикселей, соответствующих одним и тем же фрагментам в наборе изображений низкого разрешения, посредством вычисления смещений пикселей для пикселей, соответствующих одним тем же фрагментам в изображениях низкого разрешения, относительно пикселей, соответствующих тем же фрагментам в первом изображении низкого разрешения, выбранном из набора изображений низкого разрешения; получают наборы целочисленных смещений пикселей посредством вычисления целочисленного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы целочисленных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения; получают наборы дробных смещений пикселей посредством вычисления дробного смещения пикселя для каждого смещения пикселя, при этом наборы дробных смещений пикселей соответствуют наборам смещений пикселей для изображений низкого разрешения; выбирают наборы фильтров из предварительно вычисленных наборов фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей; получают изображение высокого разрешения в формате RGB посредством вычисления пикселей изображения высокого разрешения с использованием набора изображений низкого разрешения, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей.[0140] In one embodiment, the super-resolution data processing method comprises the steps of: receiving a set of low-resolution images of one scene; get sets of pixel offsets for low-resolution images for all pixels corresponding to the same fragments in the set of low-resolution images by calculating pixel offsets for pixels corresponding to the same fragments in low-resolution images relative to pixels corresponding to the same fragments in the first a low resolution image selected from a set of low resolution images; obtaining sets of integer pixel offsets by calculating integer pixel offsets for each pixel offset, wherein the sets of integer pixel offsets correspond to sets of pixel offsets for low resolution images; obtaining sets of fractional pixel offsets by calculating fractional pixel offsets for each pixel offset, wherein the sets of fractional pixel offsets correspond to sets of pixel offsets for low resolution images; selecting filter sets from pre-calculated filter sets based on sets of fractional pixel offsets; obtaining a high-resolution image in RGB format by computing pixels of a high-resolution image using a set of low-resolution images, selected filter sets, and sets of integer pixel offsets.
[0141] В другом варианте осуществления способ обработки данных для сверхразрешения может дополнительно включать в себя этапы предварительного вычисления наборов фильтров, на которых задают конечное число дробных смещений пикселей; генерируют наборы дробных смещений пикселей посредством выбора всех комбинаций дробных смещений пикселей; и вычисляют наборы фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей и регуляризатора, описывающего локальные ограничения для сверхразрешения.[0141] In another embodiment, the super-resolution data processing method may further include the steps of pre-calculating filter sets that specify a finite number of fractional pixel offsets; generating sets of fractional pixel offsets by selecting all combinations of fractional pixel offsets; and calculating filter sets based on sets of fractional pixel shifts and a regularizer describing local constraints for superresolution.
[0142] В еще одном варианте осуществления способа обработки данных для сверхразрешения учитывается направленность текстуры изображения при получении изображения высокого разрешения из набора изображений низкого разрешения одной сцены. В этом варианте осуществления способ обработки данных для сверхразрешения дополнительно содержит этап, на котором определяют направления текстуры изображений низкого разрешения, при этом предварительно вычисленные наборы фильтров включают в себя наборы ненаправленных фильтров и наборы направленных фильтров, а выбор наборов фильтров содержит выбор либо наборов ненаправленных фильтров, либо наборов направленных фильтров на основе наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения. Ненаправленные фильтры ассоциированы с областями изображения, содержащими ненаправленную текстуру, а направленные фильтры ассоциированы с областями изображения, содержащими направленную текстуру.[0142] In yet another embodiment of the super-resolution data processing method, the directivity of the image texture when taking a high resolution image from a set of low resolution images of one scene is taken into account. In this embodiment, the super-resolution data processing method further comprises determining the texture directions of the low-resolution images, wherein the pre-computed filter sets include omnidirectional filter sets and directional filter sets, and the selection of filter sets contains either a selection of non-directional filter sets, or sets of directional filters based on sets of fractional pixel offsets and texture directions in low-resolution images. Omnidirectional filters are associated with image areas containing an undirected texture, and directional filters are associated with image areas containing an undirected texture.
[0143] В еще одном варианте осуществления способа обработки данных для сверхразрешения учитываются дополнительные ограничения, такие, как шум, присутствующий во входных изображениях низкого разрешения, недостоверная оценка смещений пикселей в некоторых областях изображений низкого разрешения или объективная невозможность оценить смещения пикселей в силу резкого изменения изображений, например, вызванного сменой освещения, а также наличие остаточных цветовых артефактов в выходном изображении.[0143] In yet another embodiment of the super-resolution data processing method, additional restrictions are taken into account, such as noise present in input low-resolution images, inaccurate estimation of pixel offsets in some areas of low-resolution images, or objective impossibility to estimate pixel offsets due to a sharp change in images , for example, caused by a change in lighting, as well as the presence of residual color artifacts in the output image.
[0144] В этом варианте осуществления способ обработки данных для сверхразрешения дополнительно содержит этапы, на которых: определяют параметры шумоподавления для всех пикселей в изображениях низкого разрешения, включающие в себя модель шума, размер фрагмента изображения, радиус поиска для соседних фрагментов изображения и зависимость стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей; вычисляют текстурно-зависимые коэффициенты шумоподавления на основе изменений яркости пикселей, при этом каждый текстурно-зависимый коэффициент шумоподавления вычисляют для каждого пикселя изображений низкого разрешения; оценивают значения стандартного отклонения шума пикселей с использованием зависимости стандартного отклонения шума пикселей от яркости пикселей, текстурно-зависимых коэффициентов шумоподавления и коэффициента шумоподавления, заданного пользователем; выполняют трехмерное шумоподавление (3DNR) на наборе изображений низкого разрешения на основе параметров шумоподавления и оцененных значений стандартного отклонения шума пикселей для получения изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом; и генерируют карту достоверности с использованием набора изображений низкого разрешения и наборов смещений пикселей. Карта достоверности представляет достоверность вычисления смещений пикселей, при этом определение направлений текстуры изображений низкого разрешения содержит определение направлений текстуры изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом.[0144] In this embodiment, the superresolution data processing method further comprises the steps of: determining noise reduction parameters for all pixels in low resolution images, including a noise model, image fragment size, search radius for adjacent image fragments, and standard deviation pixel noise from pixel brightness; calculating texture dependent noise reduction coefficients based on changes in pixel brightness, wherein each texture dependent noise reduction coefficient is calculated for each pixel of low resolution images; evaluating the standard deviation of the pixel noise using the dependence of the standard deviation of the pixel noise on the pixel brightness, texture-dependent noise reduction coefficients and the noise reduction coefficient specified by the user; performing three-dimensional noise reduction (3DNR) on a set of low-resolution images based on noise reduction parameters and estimated pixel noise standard deviation values to obtain low-resolution images with reduced noise; and generate a confidence map using a set of low-resolution images and sets of pixel offsets. The confidence map represents the reliability of the calculation of pixel offsets, while determining the directions of the texture of low-resolution images includes determining the directions of the texture of low-resolution images with reduced noise.
[0145] В этом варианте осуществления выбор наборов фильтров содержит выбор либо наборов ненаправленных фильтров, либо наборов направленных фильтров на основе карты достоверности, наборов дробных смещений пикселей и направлений текстуры в изображениях низкого разрешения с уменьшенным шумом; при этом получение изображения высокого разрешения в формате RGB содержит вычисление пикселей изображения высокого разрешения с использованием карты достоверности, набора изображений низкого разрешения с уменьшенным шумом, выбранных наборов фильтров и наборов целочисленных смещений пикселей.[0145] In this embodiment, the selection of filter sets comprises a selection of either sets of non-directional filters or sets of directional filters based on a confidence map, sets of fractional pixel offsets and texture directions in low-resolution images with reduced noise; however, obtaining a high-resolution image in RGB format includes computing pixels of a high-resolution image using a confidence map, a set of low-resolution images with reduced noise, selected filter sets and sets of integer pixel offsets.
[0146] Для фильтрации цветовых артефактов, оставшихся в изображении высокого разрешения способ обработки данных для сверхразрешения дополнительно содержит этапы, на которых: преобразуют изображение высокого разрешения в формате RGB в изображение в формате YUV; обрабатывают изображение в формате YUV; и выполняют обратное преобразование обработанного изображения в формате YUV в прошедшее постобработку изображение высокого разрешения в формате RGB.[0146] To filter color artifacts remaining in the high-resolution image, the super-resolution data processing method further comprises the steps of: converting the high-resolution image in RGB format to an image in YUV format; process the image in YUV format; and perform the inverse conversion of the processed image in YUV format to the post-processed high-resolution image in RGB format.
[0147] Обработку изображения в формате YUV выполняют посредством: вычисления карты стандартных отклонений пикселей в канале Y методом скользящего окна, вычисления опорного канала Ref путем сглаживания карты стандартных отклонений пикселей с помощью гауссовской фильтрации и кросс-билатеральной фильтрации каналов U и V с использованием опорного канала Ref.[0147] Image processing in YUV format is performed by: calculating a map of standard deviations of pixels in channel Y by a sliding window method, calculating a reference channel Ref by smoothing a map of standard deviations of pixels using Gaussian filtering and cross-channel filtering of channels U and V using a reference channel Ref.
[0148] Настоящее изобретение может быть применено в различных системах захвата изображений с одной или более камерами, включающими в себя систему, поддерживающую функцию серийной (пакетной) съемки. Настоящее изобретение может использоваться как «цифровое масштабирование», так и для увеличения мегапикселей изображения (Mpx) в общем сценарии использования камер. Настоящее изобретение может использоваться в применениях, требующих оптическое распознавание символов (OCR). Настоящее изобретение может быть реализовано в виде однокристальной системы (SoC), как программное обеспечение, использующее процессор общего назначения, цифровой сигнальный процессор (DSP) и/или центральный процессор (CPU), или частично как SoC, и частично как программное обеспечение. Кроме того, настоящее изобретение может быть реализовано как отдельное устройство или часть процессора сигналов изображения (ISP).[0148] The present invention can be applied to various image capture systems with one or more cameras, including a system supporting a burst function. The present invention can be used both as “digital zoom” and for enlarging image megapixels (Mpx) in a common camera use case. The present invention can be used in applications requiring optical character recognition (OCR). The present invention can be implemented as a single-chip system (SoC), as software using a general purpose processor, digital signal processor (DSP) and / or central processing unit (CPU), or partially as SoC, and partially as software. In addition, the present invention can be implemented as a separate device or part of an image signal processor (ISP).
[0149] Настоящее изобретение не должно ограничиваться приведенными выше примерами использования и реализации настоящего изобретения, и специалисту в данной области должно быть очевидно, что другие типы использования и реализации настоящего изобретения могут применяться для повышения качества изображений и видео.[0149] The present invention should not be limited to the above examples of the use and implementation of the present invention, and it should be obvious to a person skilled in the art that other types of use and implementation of the present invention can be used to improve image and video quality.
[0150] Вышеупомянутое описание вариантов осуществления изобретения является иллюстративными, а модификации конфигурации и реализации находятся в пределах объема настоящего описания. Например, хотя варианты осуществления изобретения, в целом, описаны в отношении фиг. 1-3, эти описания являются примерными. Хотя объект патентования был описан на языке, специфичном для конструктивных признаков или методологических действий, понятно, что объект патентования, заданный в прилагаемой формуле изобретения, необязательно ограничивается конкретными признаками или действиями, описанными выше. Скорее, конкретные признаки и действия, описанные выше, раскрыты в качестве примеров форм реализации формулы изобретения. Кроме того, изобретение не ограничено проиллюстрированным порядком этапов способа, порядок может быть изменен специалистом в данной области без творческих усилий. Некоторые или все этапы способа могут выполняться последовательно или одновременно.[0150] The above description of embodiments of the invention is illustrative, and modifications to the configuration and implementation are within the scope of the present description. For example, although embodiments of the invention have generally been described with respect to FIG. 1-3, these descriptions are exemplary. Although the subject of patenting has been described in a language specific for design features or methodological actions, it is understood that the subject of patenting defined in the attached claims is not necessarily limited to the specific features or actions described above. Rather, the specific features and acts described above are disclosed as examples of forms for implementing the claims. In addition, the invention is not limited to the illustrated order of the steps of the method, the order can be changed by a person skilled in the art without creative efforts. Some or all of the steps of the method may be performed sequentially or simultaneously.
Claims (72)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115447A RU2652722C1 (en) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Data processing for super-resolution |
KR1020180042920A KR102481882B1 (en) | 2017-05-03 | 2018-04-12 | Method and apparaturs for processing image |
US15/970,617 US10776904B2 (en) | 2017-05-03 | 2018-05-03 | Method and apparatus for processing image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115447A RU2652722C1 (en) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Data processing for super-resolution |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2652722C1 true RU2652722C1 (en) | 2018-04-28 |
Family
ID=62105656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017115447A RU2652722C1 (en) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Data processing for super-resolution |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102481882B1 (en) |
RU (1) | RU2652722C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2697928C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-08-21 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Superresolution of an image imitating high detail based on an optical system, performed on a mobile device having limited resources, and a mobile device which implements |
CN111507899A (en) * | 2020-03-26 | 2020-08-07 | 辽宁师范大学 | Primary and secondary neural network image super-resolution reconstruction method fusing weak texture information |
CN112508783A (en) * | 2020-11-19 | 2021-03-16 | 西安全志科技有限公司 | Image processing method based on directional interpolation, computer device and computer readable storage medium |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102661434B1 (en) * | 2018-09-30 | 2024-04-29 | 보에 테크놀로지 그룹 컴퍼니 리미티드 | Apparatus and method for image processing and system for training neural networks |
JP2022536327A (en) * | 2019-06-13 | 2022-08-15 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Camera device and image generation method for camera device |
KR102213765B1 (en) * | 2019-08-09 | 2021-02-08 | 엘지이노텍 주식회사 | An Image Sensor, A Camera Module And Optical Device Comprising A Camera Module |
KR102379557B1 (en) * | 2019-12-23 | 2022-03-28 | 현대모비스 주식회사 | Image processing system and method using median filter based on fpga |
KR20210139061A (en) * | 2020-05-13 | 2021-11-22 | 엘지이노텍 주식회사 | Imaging Apparatus and Imaging Method |
KR20210018381A (en) * | 2021-02-02 | 2021-02-17 | 엘지이노텍 주식회사 | An Image Sensor, A Camera Module And Optical Device Comprising A Camera Module |
KR102616400B1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-12-27 | 한국항공우주연구원 | Deep learning based image resolution improving system and method by reflecting characteristics of optical system |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535291A (en) * | 1994-02-18 | 1996-07-09 | Martin Marietta Corporation | Superresolution image enhancement for a SIMD array processor |
US6766067B2 (en) * | 2001-04-20 | 2004-07-20 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | One-pass super-resolution images |
RU2454721C2 (en) * | 2007-10-15 | 2012-06-27 | Ниппон Телеграф Энд Телефон Корпорейшн | Image forming device and method, program for realising said method and data medium storing program |
US20120249727A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Tessera Technologies Ireland Limited | Superresolution enhancment of peripheral regions in nonlinear lens geometries |
US20130064474A1 (en) * | 2008-06-30 | 2013-03-14 | Oleg Maslov | Computing Higher Resolution Images From Multiple Lower Resolution Images |
US20150339803A1 (en) * | 2010-11-03 | 2015-11-26 | Sony Corporation | Lens and color filter arrangement, super-resolution camera system and method |
US9282253B2 (en) * | 2014-02-18 | 2016-03-08 | Qualcomm Technologies, Inc. | System and method for multiple-frame based super resolution interpolation for digital cameras |
RU2583725C1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-05-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Method and system for image processing |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6429895B1 (en) * | 1996-12-27 | 2002-08-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus and method capable of merging function for obtaining high-precision image by synthesizing images and image stabilization function |
US8436909B2 (en) * | 2008-10-21 | 2013-05-07 | Stmicroelectronics S.R.L. | Compound camera sensor and related method of processing digital images |
-
2017
- 2017-05-03 RU RU2017115447A patent/RU2652722C1/en active
-
2018
- 2018-04-12 KR KR1020180042920A patent/KR102481882B1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535291A (en) * | 1994-02-18 | 1996-07-09 | Martin Marietta Corporation | Superresolution image enhancement for a SIMD array processor |
US6766067B2 (en) * | 2001-04-20 | 2004-07-20 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | One-pass super-resolution images |
RU2454721C2 (en) * | 2007-10-15 | 2012-06-27 | Ниппон Телеграф Энд Телефон Корпорейшн | Image forming device and method, program for realising said method and data medium storing program |
US20130064474A1 (en) * | 2008-06-30 | 2013-03-14 | Oleg Maslov | Computing Higher Resolution Images From Multiple Lower Resolution Images |
US20150339803A1 (en) * | 2010-11-03 | 2015-11-26 | Sony Corporation | Lens and color filter arrangement, super-resolution camera system and method |
US20120249727A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Tessera Technologies Ireland Limited | Superresolution enhancment of peripheral regions in nonlinear lens geometries |
US9282253B2 (en) * | 2014-02-18 | 2016-03-08 | Qualcomm Technologies, Inc. | System and method for multiple-frame based super resolution interpolation for digital cameras |
RU2583725C1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-05-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Method and system for image processing |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2697928C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-08-21 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Superresolution of an image imitating high detail based on an optical system, performed on a mobile device having limited resources, and a mobile device which implements |
US11244426B2 (en) | 2018-12-28 | 2022-02-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for image super resolution imitating optical zoom implemented on a resource-constrained mobile device, and a mobile device implementing the same |
CN111507899A (en) * | 2020-03-26 | 2020-08-07 | 辽宁师范大学 | Primary and secondary neural network image super-resolution reconstruction method fusing weak texture information |
CN111507899B (en) * | 2020-03-26 | 2023-07-11 | 辽宁师范大学 | Primary and secondary neural network image super-resolution reconstruction method integrating weak texture information |
CN112508783A (en) * | 2020-11-19 | 2021-03-16 | 西安全志科技有限公司 | Image processing method based on directional interpolation, computer device and computer readable storage medium |
CN112508783B (en) * | 2020-11-19 | 2024-01-30 | 西安全志科技有限公司 | Image processing method based on direction interpolation, computer device and computer readable storage medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102481882B1 (en) | 2022-12-28 |
KR20180122548A (en) | 2018-11-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2652722C1 (en) | Data processing for super-resolution | |
US10776904B2 (en) | Method and apparatus for processing image | |
Li et al. | A multi-frame image super-resolution method | |
CN106600536B (en) | Video image super-resolution reconstruction method and device | |
JP6024107B2 (en) | Image processing apparatus, imaging apparatus, image processing method, and program | |
CN110827200A (en) | Image super-resolution reconstruction method, image super-resolution reconstruction device and mobile terminal | |
US9965832B2 (en) | Method for performing super-resolution on single images and apparatus for performing super-resolution on single images | |
CN111510691B (en) | Color interpolation method and device, equipment and storage medium | |
CN110176023B (en) | Optical flow estimation method based on pyramid structure | |
Chakrabarti et al. | Rethinking color cameras | |
CN115578255B (en) | Super-resolution reconstruction method based on inter-frame sub-pixel block matching | |
CN106254720B (en) | A kind of video super-resolution method for reconstructing based on joint regularization | |
CN115272068A (en) | Efficient interpolation method for image upsampling | |
CN103903239B (en) | A kind of video super-resolution method for reconstructing and its system | |
CN112488920A (en) | Image regularization super-resolution reconstruction method based on Gaussian-like fuzzy kernel | |
US8731281B2 (en) | Wavelet transform on incomplete image data and its applications in image processing | |
CN103618904B (en) | Motion estimation method and device based on pixels | |
CN108492264B (en) | Single-frame image fast super-resolution method based on sigmoid transformation | |
US20230368347A1 (en) | Methods for enhancing resolution and reducing noise in multi-frame images | |
Bianco et al. | Content-preserving tone adjustment for image enhancement | |
Lafenetre et al. | Implementing handheld burst super-resolution | |
CN108062743A (en) | A kind of noisy image super-resolution method | |
Liu et al. | Robust multi-frame super-resolution with adaptive norm choice and difference curvature based BTV regularization | |
CN106780331B (en) | Novel super-resolution method based on neighborhood embedding | |
Tang et al. | Coupled dictionary learning on common feature space for medical image super resolution |